量子材料是一种奇怪的物质，通过我们的iPhone传导电能的效率可以比常用的导体硅高很多倍 - 如果只有物理学家可以破解这些物质的工作方式。

密歇根大学的一位物理学家在详细介绍一种新型量子材料 - 十二硼化镱或YbB12方面已经向前迈进了一步，并对通过这种材料传导电能的效率进行了成像。如上所示，电阻振荡揭示了YbB12的电子结构。插图礼貌：陆莉

这种材料导电性的证明将有助于科学家了解这些电磁材料中的自旋，电荷和能量流动。YbB12是一种非常干净的晶体，它与导体和绝缘体的特性相同。

也就是说，YbB12的散装内部是绝缘体并且不导电，而其表面在导电方面非常有效。但是研究人员需要能够准确地测量这种材料的导电性能。

“现在，我们正在使用手机通话。手机内部是关键部件：由硅制成的晶体管，通过设备传输电力，”项目负责人，物理学副教授Lu Li说。“这些硅半导体使用他们自己的大部分材料来制造电流路径。这使得制造电子设备变得更快或更紧凑变得困难。”

用量子材料制成的硅晶体管取代手机的硅晶体管将使手机更快，更轻。这是因为器件内部的晶体管可以在其表面上非常快速地导电，但是可以做得更小，在金属绝缘内部的一层下面有一个较轻的芯。

量子材料不仅限于为我们的手机供电。它们可以用于量子计算，这个领域仍处于起步阶段，但可用于网络安全。我们的计算机目前通过以二进制数字处理数据来工作：0和1.但是计算机以这种方式处理数据的速度有限。相反，量子计算机将使用原子和电子的量子特性来处理信息，从而更快地处理大量信息。

Li研究了YbB12以了解材料的电子签名，该签名告诉研究人员材料如何导电。在一种非常有效地导电的清洁金属中，电子在金属内形成簇。

这些簇的摆动导致材料的电阻振荡。这种振荡告诉研究人员材料能够如何有效地导电。在这项研究中，李能够测量散装绝缘子的电阻振荡，这是他四年来一直试图解决的问题。

为了测量这种振荡，李在佛罗里达州国家高磁场实验室的一个实验室里使用了一个非常强大的磁铁。李说，这种磁铁类似于用来将照片固定在冰箱上的磁铁，但强度要高出许多倍。冰箱磁铁的拉力约为0.1特斯拉，是磁场的测量单位。佛罗里达实验室的磁铁拉力为45特斯拉。这比MRI机器中使用的磁铁强大约40倍。

为了测量YbB12的效率，Li在磁体存在下通过样品流过电流。然后，他检查了样品中电压下降了多少。这告诉李在材料中存在多少阻力。

“我们终于得到了正确的证据。我们发现一种材料在其内部是一种良好的绝缘体，但在其表面是一种良好的导体 - 非常好，我们可以在该导体上制作电路，”Li说。“你可以想象，你可以在一个微小的表面上找到一个可以想象的快速移动的电路。这就是我们希望未来的电子设备所能实现的。”