您的位置：获诺奖的“拓扑”：开启研究奇异物质大门
在量子霍尔效应中，电子在半导体层之间进行相对自由地运动，形成拓扑量子流体。与许多粒子聚集在一起时通常会出现新属性一样，在拓扑量子流体中的电子也会显示出一些惊人的特征。
只观察它的一小部分我们无法确定咖啡杯是否有一个孔，同理，只观察到其中一部分我们也无法确定电子是否已经形成了拓扑量子流体。但是，电导描述了电子的集体运动，因为拓扑，每一步变化都是不同的。拓扑量子流体的另一个特征是其边界有着不同寻常的特性。这些已经在理论上被预测，后来也已经被实验所证实。
另一个里程碑式的事件发生在1988年，当时，邓肯·霍尔丹发现拓扑量子液体可以在薄的半导体层中形成，即使在没有磁场的情况下。霍尔丹说，他从来没有想到他的理论模型能够被实验所证实，但到了2014年，其理论模型在一次试验中被验证。在该实验中，原子几乎被冷却到零度。
研发中的新拓扑材料
在更早期的研究中，从1982年起，邓肯·霍尔丹就曾做出一项令该领域专家感到震惊的预测。在对部分材料中出现的磁性原子链的理论研究中， 霍尔丹发现原子磁体特征决定了原子链的不同属性。在量子物理学中，有两种类型的原子磁体，奇数和偶数。霍尔丹证明了偶数磁体链是拓扑的，而奇数磁体链则不然。
与拓扑量子流体一样，只是简单地考察它的一小部分是不可能确定一个原子链是否属于拓扑。而且，正如在量子流体的情况下，拓扑性质在边缘显示自己。在这里，也就是在原子链的末端，因为量子属性位于一个拓扑链的末端。
最初，没人相信霍尔丹关于原子链的推理。因为研究人员相信，他们已经完全了解了原子链。但事实证明，霍尔丹发现了一种新型拓扑材料的第一个实例。如今，这已经成为凝聚态物理研究的一个活跃领域。
量子霍尔液体和磁性原子链都包含在这组新的拓扑状态中。后来，研究人员发现了几个其他意想不到的物质拓扑状态，他们并不局限在原子链中，而且在普通的三维材料中。
拓扑绝缘体、拓扑超导体和拓扑金属如今已成为热议话题。在过去的十年中，这些技术一直处于凝聚态物理研究的前沿，人们希望拓扑材料能被应用于新一代电子超导体或未来的量子计算机中。目前的研究正在揭示今年的诺贝尔奖获得者所发现的这种物质的秘密。（晨风 友亚）