我国造出"黑科技"材料，导电率超石墨烯千倍

在2019年年初随着“嫦娥四号”的成功登陆，我国航天界已经喜报不断，而最近在材料科学方面中国有一项“黑技术”取得了突破性进展。

最近在国际知名的科学期刊《自然》中，出现了一篇来自中国的文章——《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》，本文由复旦大学修法典团队撰写，文章主要描述了团队开发的外国一半，砷化砷纳米带在金属材料中的独特性质，这种材料的最大特点是其高导电性。

众所周知石墨烯已经是用于导电层压银膜的二维材料，这种砷化砷纳米带的导电率比石墨烯的导电率高1000倍以上！至于为什么砷化砷纳米带具有超导性它可以追溯到1929年，1929年德国科学家赫尔曼·比尔预测了一种满足三维狄拉克方程的相对论费米子称为“外尔费米子”，它具有特定的手性和零质量。

在包括砷化砷纳米带的“外尔半金属”的拓扑绝缘体材料中它们的低能准粒子激发可以用双组分狄拉克方程式——来描述，其也被称为“德式方程式”，换句话说出现在“德国半金属”中的准粒子电子具有与无质量费米子费米子相同的运动特性。

简单地说在“德国半金属”中，有效电子质量为零并且在材料运动过程中基本不受影响，这与石墨烯的超高电导率源完全相同。

然而“外来半金属”具有优于石墨烯的优点，即“外尔半金属”是三维材料其在制备和应用中比石墨烯更简单，此外砷化砷纳米带的表面结构不同其表面状态受到拓扑保护，简而言之它就像一个陶瓷碗在用金箔电镀后可以导电，但对于砷化砷纳米带金箔会磨损，将来将“自动”生成一层导电金箔。

砷化铌纳米的“外尔半金属”将在未来的半导体产业中有很多工作要做，在现有的电子器件中由于在不同成分的材料界面处的散射电子被大大耗尽，并且具有低散射率和高导电率的外来半金属材料可以极大地增强各种类型的材料，半导体元件的效率降低了其他损耗例如热损失。

值得一提的是中国对类似材料的研究较早开始，甚至可以说是“世界第一”梯队，2015年7月16日普林斯顿大学和中国科学院物理研究所的研究小组在砷晶体（TaAs）结构中观察了费米子的半金属和费米弧，证实了其拓扑特征，这是人类第一次检测到外尔费米子半金属的存在。