科学家首度合成薄膜式拓朴半金属，取代传统半导体打造高效能、低功耗晶片

尽管半导体一直是当前电脑晶片背后所仰赖的主流技术，但科学家和工程师一直在寻找能以更低能耗产生更多能量的新材料，进而打造出更好、更小且更高效的电子产品。明尼苏达大学双城分校（University of Minnesota Twin Cities）研究小组在《自然通讯》杂志上发表最新研究，首次成功合成一种独特的拓朴半金属（topological semimetal）材料薄膜，能以超低能耗产生更多的算力与记忆体储存。

在科学家研发最新改良型电脑晶片的过程中，一种称之为拓朴半金属的量子材料成为“最佳候选人”。这类材料中的电子表现出截然不同的行为，因而赋予了这些材料独特的性质，而且是电子元件中所使用典型绝缘体和金属所没有的特性。科学家因此着手研究将这些材料应用在自旋电子元件中，自旋电子元件已经成为专门替代传统半导体元件的另一种选择，其利用电子的自旋而非电荷来储存资料、处理资讯。

这次研究明尼苏达大学跨学科研究小组成功合成一种薄膜材料，并证明具有低功耗、高效能的潜力。事实上产业界一直在研究拓朴材料，但明尼苏达大学研究小组是第一个采用专利业界相容性溅镀制程（sputtering process）来制造这种薄膜形式的半金属，这使得该技术更容易被采用，并用来制造现实世界的元件。

该研究小组表示，这个研究首次展示了他们可以使用磁性掺杂（magnetic doping）策略从弱拓朴绝缘体（weak topological insulator）过渡到拓朴半金属。该研究小组正在寻找非传流、开箱即用的方法来延长电子元件的使用寿命并同时降低能耗。