科学探索|研究人员揭示了氯化钠的不寻常的拓扑结构研究人员揭示了氯化钠的不寻

来自香港科技大学（HKUST）和东京大学的一个联合研究小组发现了氯化钠（俗称食盐）的一个不寻常的拓扑结构，这不仅有助于了解盐的溶解和形成背后的机制，还可能为未来设计纳米级导电量子线提供理论支撑。

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在我们的日常生活中存在着各种各样的先进材料，许多小工具和技术都是通过不同材料的组装而产生的。例如，手机采用了许多不同物质的组合--显示器用玻璃，框架用铝合金，内部线路用金、银、铜等金属。但自然界有自己的天才方式，将不同的属性"烹调"成一种神奇的材料，或被称为"拓扑材料" 。
拓扑学，作为一个数学概念通常用于研究一个物体在平滑变形的情况下哪些方面是坚固的。例如，我们可以挤压、拉伸或扭曲一件T恤，但只要我们不把它撕开，它的开口数仍然是四。2016年诺贝尔物理学奖所强调的物质拓扑相的发现表明，某些量子材料本质上是电绝缘体和导体的组合。这可能需要一个导电的边界，即使材料的大部分是绝缘的。这种材料既不属于金属也不属于绝缘体，而是两者的自然组合。
虽然材料的拓扑特性吸引了不少研究人员的兴趣，但目前它们只在一组特殊的材料中实现，如二维石墨烯。然而，在最近的一项工作中，香港科技大学物理系助理教授Adrian PO Hoi Chun和他的合作者，东京大学的Haruki Watanabe教授，发现了拓扑学与一大类普通物质之间的惊人联系，包括食盐。
食盐，即氯化钠，是高中化学教科书中经常出现的最常见的晶体之一，是一种典型的离子化合物。长期以来，人们认为这种众所周知的物质在拓扑学上是无聊的。然而，研究小组发现，从理论上讲，食盐实际上可以实现一种最近引入的"高阶"拓扑学。一粒盐的零维角落没有传导二维表面或一维边缘，而是展示了一种反常的行为，其中电荷被有效地分化为自然界基本单位的八分之一。此外，这种拓扑特性的稳健性意味着，即使化学结构被修改成其他形式，如氯化银或氟化钾，结果仍将得到维持。
Watanabe教授说，拓扑材料与食盐等日常物质之间的联系是完全出乎意料的。Po教授说，这一结果表明普通离子化合物中拓扑结构被忽视的一面："这一发现可能会启发未来的纳米级导电量子线的设计，或者新的药物输送方法，这些都是经常与盐的溶解过程一起研究的，"他补充说："意识到我们是如何在每一餐中摄入零星的电子，这很有趣。"
【科学探索|研究人员揭示了氯化钠的不寻常的拓扑结构】这项工作发表在《物理评论X》杂志上。