食鹽中的高階拓?fù)鋵W(xué)：即使化學(xué)結(jié)構(gòu)被修改，其拓?fù)涮匦匀缘靡跃S持

香港科技大學(xué)（HKUST）和東京大學(xué)的聯(lián)合研究小組發(fā)現(xiàn)了氯化鈉（俗稱食鹽）有一個不同尋常的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這不僅有助于了解鹽形成和溶解背后的機制，還有可能為未來納米級導(dǎo)電量子線的設(shè)計鋪平道路。

在日常生活中，我們接觸過各種各樣的先進(jìn)材料，許多小玩意和技術(shù)都是通過不同材料組裝而創(chuàng)造出來的。例如，手機就有多種不同的材料——顯示器采用玻璃，框架采用鋁合金，內(nèi)部布線采用金、銀和銅等金屬。然而，大自然里有獨特的“天才方法”，可以將不同的屬性“烹飪”成一種神奇的材料，或者是“拓?fù)洳牧?rdquo;。

拓?fù)鋵W(xué)，作為一個數(shù)學(xué)概念，它主要研究一個物體在平滑變形下哪些方面是堅固的。例如，我們可以擠壓、拉伸或扭曲一件T恤，但只要不把它撕開，它的開口數(shù)仍然是四。2016年諾貝爾物理學(xué)獎所強調(diào)的物質(zhì)拓?fù)湎嗟陌l(fā)現(xiàn)表明，某些量子材料本質(zhì)上是電絕緣體和導(dǎo)體的組合。即使材料大部分是絕緣的，但也可能需要一個導(dǎo)電的邊界。這種材料既不屬于金屬也不屬于絕緣體，而是兩者的自然組合。

食鹽，或稱氯化鈉，是最常見的晶體之一，經(jīng)常作為典型的離子化合物出現(xiàn)在高中化學(xué)課本中。長期以來，人們認(rèn)為這種眾所周知的物質(zhì)在拓?fù)鋵W(xué)上不會有什么驚奇發(fā)現(xiàn)。

然而，研究小組發(fā)現(xiàn)，從理論上講，食鹽實際上可以實現(xiàn)一種最近引入的"高階"拓?fù)鋵W(xué)。一粒鹽的零維角落沒有傳導(dǎo)二維表面或一維邊緣，而是展示了一種反常的行為，其中電荷被有效地分化為自然界基本單位的八分之一。此外，這種拓?fù)涮匦缘姆€(wěn)健性意味著，即使化學(xué)結(jié)構(gòu)被修改成其他形式，如氯化銀或氟化鉀，結(jié)果仍將得到維持。

研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)可能會啟發(fā)未來的納米級導(dǎo)電量子線的設(shè)計，或新的藥物輸送方法，這些都是經(jīng)常與鹽的溶解過程一起研究的。

題為Fractional Corner Charge of Sodium Chloride的相關(guān)研究論文發(fā)表在《物理評論X》(Physical Review X)上。

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論文原文：

https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.11.041064

標(biāo)簽： 食鹽 拓?fù)鋵W(xué)