作者特蕾莎·杜克，劳伦斯·伯克利国家实验室 右图:范霍夫奇异点动画显示，在由钛酸锶和钛酸钐原子薄层构成的氧化物异质结构表面下约1纳米处
左边:氧化物异质结构的原子组成，用彩色点表示:紫色代表钐；橙色代表锶；浅蓝色代表钛；红色小点代表氧气
学分:良森/伯克利实验室 由能源部劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室)领导的一个研究小组开发了一种技术，这种技术可能会导致新的电子材料超过摩尔定律的限制。摩尔定律在1975年预测，封装在一个微小的硅基计算机芯片中的晶体管数量将每两年翻一番
他们的发现发表在《自然通讯》杂志上
在寻找有潜力超越硅的新材料的过程中，科学家们希望利用被称为氧化物异质结构的二维器件的不寻常的电子特性，这种异质结构由含氧材料的原子薄层组成
科学家们早就知道氧化物材料本身通常是绝缘的——这意味着它们不导电
当两种氧化物材料层叠在一起形成异质结构时，新的电子特性，如超导性——一种材料可以在没有电阻的情况下导电的状态，通常在零下数百度——和磁性以某种方式在它们的界面形成，这是两种材料相遇的结合点
但是对于如何控制这些电子状态知之甚少，因为很少有技术能够探测到界面之下
现在，由伯克利实验室领导的团队——由伯克利实验室材料科学部门的资深科学家、加州大学伯克利分校的物理学教授亚历山德拉·兰扎拉(Alessandra Lanzara)指导——已经展示了一种技术，该技术揭示了新的奇异状态的产生，例如原子级薄氧化物异质结构的超导性
在伯克利实验室的高级光源，研究人员使用一种叫做角度分辨光电发射光谱的特殊技术，直接测量钛酸锶/钛酸钐异质结构层之间的电子结构
研究人员在样本内部大约1纳米(十亿分之一米)的深度进行探测，发现了两种独特的电子特性——称为范霍夫奇点(Van Hove奇点)和费米表面拓扑——凝聚态物理学家长期以来一直认为这是调整超导性和电子材料中其他类似奇异电子状态的重要特征。
研究人员首次观察到原子级薄氧化物材料界面处的超高温超导和费米表面拓扑，表明该系统是研究如何在二维材料中控制原子级超导电性的理想平台
“我们的发现为这个年轻的领域增加了新的信息
虽然氧化物电子技术的工业应用之路还很遥远，但我们的工作在超越摩尔定律的传统电子技术的下一代替代品的开发方面向前迈出了一步，”第一作者Ryo Mori说，他是伯克利实验室材料科学部的博士研究员
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加州大学伯克利分校的物理学学生
科学家们下一步计划进一步研究在更高的温度和不同的电压下，范霍夫奇点等电子性质是如何变化的
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