导体与绝缘体可以转换？

导体和绝缘体就像南极和北极一样对立。一直以来我们都是这么认为的。现在有一著名绝缘体在某一测量范围内可以变成导体。我们现在还不清楚到底是什么原因造成这么神奇的现象，可能是因为新的令人兴奋的量子效应。
这一发现是惊人的，因为绝缘体中的电子，被困在一个地方，能够产生高电阻对抗电子流。反过来讲，导电材料中的电子能够进行长距离的自由移动。所以一块材料中的电子怎么可能有两种移动方式呢？

有一种方法，将导电材料和绝缘体材料并列排放组成类似三明治的结构。最近发现一种称为拓扑绝缘体的材料具有这项能力。我们发现这块材料既能作为导体又能作为绝缘体。
我们研究的材料是著名的绝缘体，自1960年代开始成为研究对象，最近因为其成为拓扑材料的潜力而引起大家的兴趣，这个神奇的材料就是六硼化钐。
我们发现了在磁场中样品在电阻和磁化方面的波动性，这种波动性又被称为“量子震荡”。

量子震荡本是金属的属性，他们标示出了一个构筑面称为“费密面”，能够粗糙的代表材料中电子的运动轨迹。通过这种方式，他们发现了电子运动的细节，也就是为什么通过测量能够更好的理解材料的导电性能。
所以将一个绝缘材料的样本放到磁场中，我们惊奇的发现其在屏幕上快速的摆动，这是金属中的电子进行长距离移动才会出现的现象。
当我告诉同事这个消息时，他说：“你明白吗，这是完全不可能的。”当我们将材料进行降温，我们又有了惊奇的发现，不仅仅是绝缘材料发生了改变，导体金属也改变了自己的属性。
我们如何解释一种材料即是导体又是绝缘体这一神奇的现象？其中一种可能是，绝缘体中的电子某些时候也会像金属中的电子一样移动。
这种现象可能涉及量子力学的奇怪属性。根据量子力学的研究，粒子可以同时占据两种状态。
这也是为什么著名的薛定谔的猫可以同时死去和活着。薛定谔的猫是一个思想实验，一只可怜的猫放在一个盒子里，里面有一瓶毒药也有放射源。如果盒子内的探头检测到放射源，装毒药的瓶子就会破碎，释放出毒药杀死猫。但如果我们长时间不检查探头，我们可以认为猫即是死的又是活的。

用这种方式我们就可以解释材料的奇怪现象——量子的状态可以在金属和绝缘体之间波动。
或者说我们发现了量子的新的状态。量子物理学中数万亿的电子集体行动可能会表现出与个体不同的特性。我们发现的材料既不是导体也不是绝缘,体却可以出现这样一种特殊的量子状态。
令人兴奋的是，许多有创造性的理论似乎都在默默的解释我们令人困惑的研究结论。为了更好的解释我们新发现的物理学基础，我们计划对更多高质量的晶体进行实验，以便区分各种理论。
无论解释是什么，几十年来导体和绝缘体之间的概念区分将会被打破。

凡事无绝对，不只是广告语！

的确

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作者: Thermo    时间: 2015-7-30 11:21