2020年度物理学十大突破揭晓(2)

7 扭曲电子学在光子中的应用

Andrea Alù, Bao Qiaoqiao, Cheng-Wei Qiu 以及由城市大学合作者组成的国际团队纽约、新加坡国立大学、莫纳什大学、中国地质大学和德克萨斯大学奥斯汀分校证明，在二维三氧化钼扭曲层中，光什么也做不了。色散和非衍射传播，其分辨率超过衍射极限一个数量级以上。它们基于“魔角”石墨烯——这是 2018 年“物理世界”科学研究突破奖项目——通过二维物质的扭曲层改变光子（而不是电子）的传播特性。该实验的电子版，即所谓的“扭曲电子学”，引发了对超导性和电子态的一系列研究。同样，新的“光子学”变体也将用于纳米成像和量子光学。 、量子计算和低能量光信号处理有重要的应用。

8直接带隙硅基光发射机终于研制成功

Ilham Fadali（左）和Alan Dijes Tra（右）在实验室

荷兰埃因霍温理工大学的 Elham Fadaly、Alain Dijkstra 和 Eli 的 Erik Bakkers、德国耶拿弗里德里希席勒大学的 Jens Renè Suckert 以及一个国际团队开发了一种直接带隙硅基材料，这种材料可以发射适合光通信的波长的光。通常情况下，硅的电子带隙是间接的，这意味着硅的发光能力很弱，必须与其他半导体材料结合才能形成有效的光电器件。为了开发直接带隙，研究人员必须在六方晶体结构（不寻常的金刚石结构）中生长硅锗合金晶体。他们在开发出发射红外光的合金纳米线后取得了成功。除了光通信和光计算，这种新的硅基材料还可用于开发化学传感器。

9

混合粒子束提高粒子治疗的准确性

作者：Jo?o Seco，德国海德堡癌症研究中心(Joao Seco) 和伦敦大学学院西蒙乔利 (Simon Jolly) 领导的团队证明，混合粒子束可以同时实现癌症治疗和治疗监测。他们的基本思想是使用包含碳离子和氦离子的粒子束。碳离子可以照射目标肿瘤，而氦粒子可以直接穿过患者并用于成像。研究人员在海德堡离子束治疗中心对骨盆模型进行了实验，并证明即使是模型内部气泡的微小膨胀也会导致氦粒子穿透范围发生相当大的变化。此外，他们还证明了体模的轻微旋转会改变测量信号。这一系列实验揭示了使用混合粒子束监测人体内部和局部解剖变化的潜力，从而使粒子治疗变得更加精准，最终为癌症患者带来更好的治疗效果。

10 第一个室温超导体

Ranga Dias（Ranga Dias）来自罗彻斯特大学和内华达大学的学校和拉斯维加斯的同事在高达 15°C 的温度下观察到高压富氢材料的超导性。超导体可以零电阻导电，应用广泛，如核磁共振扫描仪和粒子加速器中使用的高场磁体。在实践中，基于超导体的设备必须冷却到非常低的温度，这不仅成本高昂，而且还需要使用氦气。因此，研究凝聚态的物理学家希望在室温下开发出超导体。材料。 Diaz 等人的碳氢化合物材料使之前的超导温度记录提高了约 35°C，这是首次在室温下观察到超导性。然而，实现这种室温超导成果的代价是高达 260 万个大气压的高压。研究人员认为，改变材料的化学成分可能会降低所需的压力。

编译/乔奇

数据来源：

物理世界宣布其年度突破2020 年决赛入围者

END

一键三连

文章来源：《中国医学物理学杂志》 网址: http://www.zgyxwlxzz.cn/zonghexinwen/2021/0807/627.html