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| 溫維佳教授（右）和吳肖肖博士展示用於觀測第二類狄拉克錐的3D列印材料實驗樣品。（大公報） |
中評社香港8月10日電／石墨烯自2004年被發現以來，被視為21世紀最高端的材料之一。作為現今世上最薄、強度最大、導熱性能最強的超級材料，近年來成為量子科學家爭相研究的“寵兒”。石墨烯是一種拓撲材料，其奇特性質，大多來源於其拓撲的“狄拉克錐”。
大公報報道，香港科技大學物理學系的溫維佳教授及吳肖肖博士表示，全球首次發現石墨烯等新材料中的“第二類狄拉克錐”的普適產生機制，並在聲學實驗中實現了該材料的許多奇特性質，改變了過往只能在苛刻條件下零星獲得該材料的窘況。該機制的發現，將為現代電子通訊、量子計算、光學通信，甚至隔音減噪材料等方面帶來重大應用價值。
石墨烯是一種平面單層緊密打包成一個二維（2D）蜂窩晶格的碳原子，並且是所有其他維度的石墨材料的基本構建模塊。溫維佳教授說，石墨烯是納米量級的材料，比人類的頭髮絲還小，它的奇特性質大多來源於其拓撲的“狄拉克錐”。但石墨烯中的“狄拉克錐”，屬於理論預言中的“第一類狄拉克錐”。而理論預言中更加獨特的“第二類狄拉克錐”，由於對外界信號的響應具有“第一類狄拉克錐”所不具備的極強的方向性，將會為電子器件的開發與應用帶來更加廣闊的可能。然而，到目前為止，“第二類狄拉克錐”只能在一些材料中零星地找到，缺乏系統的生成機理。
電子“齊向前”效率更高
吳肖肖博士介紹道，是次他們的成果，就是發現了“第一類狄拉克錐”（下稱“第一類”）之外的“第二類狄拉克錐”（下稱“第二類”）的系統生成機理，也就是怎麼生成“第二類”。吳博士在白板上畫出了石墨烯的結構，即多個類似蜂窩的六邊形圖案。他說，每條邊交匯成的格點，都是碳原子，裡面還有電子。這些電子在石墨烯中傳導的時候，速度和能量的關係就呈現一種交叉的形狀（見圖2），被稱為狄拉克錐。他說，電子在狄拉克錐中，有的會向前游走，有的會向後游走，這也就是“第一類”。而最理想的狀態，就是需要電子朝單向傳輸，往一個方向走，不要回頭。“因為回來可能還會碰到一些晶格，要跟它碰撞、發熱，要消耗能量，就是所謂的電阻大。所以都往前面走最好。”吳博士說，“第二類”就是電子都往前走，只是有的走得快，有的走得慢而已。與“第一類”的性質相比，“第二類”電阻更小，電能轉化效率也更高。
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