Nat Mater顶刊综述：材料设计的电子结构方法
图3：凸包图
图4：预测材料特性的一些关键第一性原理方法概述
图5：预测材料特性和光谱学的一些关键第一性原理方法的概述
图6：高通量筛选方法的说明
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弯曲的空间结构 - 科学家们开发出一种新的量子材料
由日内瓦大学（UNIGE）领导的一个国际团队创造了一种量子材料，可以根据需要对电子居住的空间结构进行弯曲。尖端信息和通信技术的出现给科学家和工业界带来了需要克服的新障碍。为了应对这些挑战，设计新的量子材料是最有希望的方法，这些材料从量子物理学原理中获得其卓越的特性。
由于铝酸镧（LaAlO3）和钛酸锶（SrTiO3）界面的自旋和轨道状态的叠加，导致空间结构的曲率。资料来源：Xavier Ravinet - UNIGE
由日内瓦大学（UNIGE）领导的一项全球合作，包括来自萨勒诺大学、乌特勒支大学和代尔夫特大学的研究人员已经开发出一种材料，可以通过弯曲它们演变的空间结构来控制电子的动态。这一进展为未来的电子设备带来了希望，特别是在光电子领域。该研究结果发表在《自然材料》杂志上。
未来的电信产业将需要新的、极其强大的电子装置。这些设备必须能够以前所未有的速度处理电磁信号，在皮秒范围内，即十亿分之一秒的速度。
这在目前的半导体材料中是无法想象的，例如硅，它被广泛用于我们的电话、电脑和游戏机的电子元件中。为了实现这一目标，科学家和工业界正专注于新的量子材料的设计。
由于其独特的属性--特别是组成它们的电子的集体反应--这些量子材料可用于在新的电子设备中捕获、操纵和传输携带信息的信号（例如，在量子通信的情况下，光子）。此外，它们可以在尚未探索的电磁频率范围内工作，因此将为非常高速的通信系统开辟道路。
曲速驱动器
量子物质最迷人的特性之一是电子可以在一个弯曲的空间中演化。由于电子所处空间的这种扭曲，力场产生了传统材料中完全没有的动力学。这是量子叠加原理的一个杰出应用，"UNIGE理学院量子物质物理系全职教授Andrea Caviglia解释说，他是这项研究的最后一名作者。
在最初的理论研究之后，来自日内瓦大学、萨勒诺大学、乌特勒支大学和代尔夫特大学的国际研究小组设计了一种材料，其中空间结构的曲率是可控的。
''我们设计了一个承载极薄的自由电子层的界面。它被夹在钛酸锶和铝酸镧之间，这是两种绝缘的氧化物，''萨勒诺大学教授和理论研究的协调人Carmine Ortix说。这种组合使我们能够获得可以按需控制的特殊电子几何构型。
一次一个原子
为了实现这一目标，研究小组使用了一个先进的系统，在原子尺度上制造材料。使用激光脉冲，每层原子被一个接一个地堆叠起来。''这种方法使我们能够在空间中创造特殊的原子组合，从而影响材料的行为，''研究人员详细说明。
虽然技术使用的前景还很遥远，但这种新材料在探索极高速电磁信号操纵方面开辟了新的途径。这些结果也可用于开发新的传感器。研究小组的下一步将是进一步观察这种材料对高电磁频率的反应，以更精确地确定其潜在的应用。
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