最近南京大学の学者、張栄、王雪峰教授のチーム中国科学院大学、中国科学院金属研究所、大連と提携工科大学とその他の部門、atトポロジカル量子物質の相転移に関する研究13189_13204|の分野では重要な進展が見られました。研究チーム初めて原子スケールで直接観察されたトポロジカル特性と超伝導特性の両方二テルル化パラジウム (PdTe2）熱により下方に駆動されるテルル化パラジウム (PdTe）大面積の原子レベルの再構成位相変化、その場電子顕微鏡分析と原子レベルのシミュレーションを組み合わせることで、大面積相転移の固有メカニズムが明確に明らかになります。この研究は遷移金属カルコゲニド1 つ提供します普遍性戦略，また、ヘテロ接合における対称性の破れによるバンドスピン分割の制御を深く理解するための新しいアイデアも提供します。同時に、これは、ポスト・ムーア時代のチップ相互接続、低電力スピンチップ、テラヘルツ源、光電検出、量子センシングおよび量子コンピューティングの分野における潜在的な応用のための物質的な基盤も築く。研究結果は“遷移金属カルコゲナイド膜における大面積の非化学量論的相転移”タイトル，ユウ2026 年 1 月 16 日公開ゆう《ナチュラル》・素材》(自然素材）日記。
トポロジカル量子材料は、新世代のスピン電子材料の重要なシステムとして、トポロジカルに保護された電子状態と低散逸輸送特性を備えています。現在、トポロジカル材料の実用化における重要な課題は、大面積の薄膜とそのヘテロ構造を高品質かつ制御可能に作製することにある。相工学では、従来とは異なる材料調製のアイデアを採用し、結晶構造の相を正確に制御することで材料の特性と機能の方向性を持った設計を実現します。この方法は、従来の材料タイプの限界を打ち破るだけでなく、膜の結晶相の組成、分布、界面特性を安定して制御できるため、大面積、高品質、目的の機能を作製することが可能になりますガイドのトポロジカル材料は、まったく新しいソリューションを提供します。ただし、トポロジカル材料の位相エンジニアリングは通常より複雑で、正確な制御が必要です依然として多くの課題に直面している。フィールドですがベース相工学の静的特性評価と観察は目覚ましい進歩を遂げたが、相変化の動的プロセスとそれに伴う原子レベルの再構成メカニズムを原子レベルから深く解明する方法は、大面積の制御可能な相変化とデバイスへの応用を実現する上で依然として重要な問題である。
上記について問題、研究チーム自作のパルスレーザー蒸着システムと反射高エネルギー電子回折のその場モニタリングを利用して、最初にセンチメートルレベルのサンプルがサファイア基板上に準備されましたPdTe2エピタキシャル膜。次に、それを現場暖房機能走査型透過電子顕微鏡 (STEM) テクノロジー、原子スケールで直接的な視覚化観察PdTe2at受け取る熱処理の方向PdTe原子スケールで再構築された相転移の速度論的プロセス。組み合わせる分子動力学シミュレーション、システムは熱駆動による空孔生成を明らかにします。ファンデルワールスギャップ崩壊の閉鎖につながるPd-Te結合再構築の完全なメカニズム。準備された PdTe 薄膜システムは優れた特性を持っています。超電導性能、その超伝導転移温度は単結晶バルク材料と同等です。原子的に滑らかで自然に形成された格子が一致しませんPdTe2/PdTe ヘテロ界面、付き巨大なスピン光電流テラヘルツ波打ち上げパフォーマンス。
写真 (a-f) サーマルドライブPdTe2シアンPdTe 相変化原子構造の進化の概略図そしてダイナミクスセクションSTEM 写真,スケール:2nm; (g,h) 異なる Pd-Te 相フィルム超電導特性とテラヘルツ波放射パフォーマンス
さらに、このサーマルドライブ大面積の非化学量論的相変化戦略は次のように拡張することもできますPtTe2などその他の遷移金属カルコゲニドシステム、送信予定非化学量論的な相変化のための潜在的なスマート材料プラットフォームに開発されました。この研究は、大面積原子レベルの再構成相変化可視化技術を突破するだけでなく、大きいエリア準備遷移金属カルコゲニド薄膜とそのヘテロ接合が提供する1種類普遍性メソッド，また、新しいテラヘルツ源と低消費電力での応用も促進しますスピンチップ、チップ相互接続、トポロジカル量子デバイス、超伝導量子コンピューティングなどの最先端方向の可能性適用します。
南京大学電子工学院の王雪峰教授と張栄士、中国科学院大学の周呉教授、中国科学院金属研究所の楊騰研究員、大連理工大学の高俊峰教授がこの論文の共同連絡著者である。南京大学電子学部2020博士号学生のChen Zhongqiang氏（現在、南京大学電子工学部の博士研究員）、Shi Jinan氏、Huang Jianqi氏、およびChang Yuan氏が共同筆頭著者です。協力チームには、士宜学士、王新蘭教授、金彪冰教授、宋フェンチー教授、徐永冰教授、何良教授、ハオ・ユーフェン教授、シー・シャオシアン教授、南京大学蘇州研究所のディン・フェン研究員も含まれている。南京大学はこの論文を完成させた最初の単位である。研究の結果、了中国国立自然科学財団青少年科学基金プロジェクトカテゴリー A、主要プロジェクト、若手学生（博士課程）向けの基礎研究プロジェクトそして科学技術省国家主要研究開発計画、主要な国家科学技術プロジェクト他のプロジェクトへの資金提供;こちらも入手しました南京原子製造研究同研究所、スピンチップ技術国家重点研究所、第三世代半導体および高エネルギー効率デバイスの江蘇省重点研究所、人工微細構造科学技術共同イノベーションセンター、中国科学技術大学電子顕微鏡センターなどの研究プラットフォームからの強力な支援。
論文リンク: https://wwwnaturecom/articles/s41563-025-02471-9
