成功观测崭新涡旋电场 揭示多种器件应用潜力

香港城市大学（城大）与本地院校的研究人员共同观测到崭新的涡旋电场，具潜力增强未来电子、磁力和光学器件的功能。

已于国际期刊《科学》发表的上述研究极具价值，因它可提升多种器件的运作，包括加强记忆体的稳定性及计算速度。循着相关方向作进一步研究，将来甚至可以为量子计算、自旋电子学及纳米技术等领域作出贡献。

城大化学系、超金刚石及先进薄膜研究中心的主要成员李淑惠教授说：「过往要产生涡旋电场须通过复杂的程序及使用昂贵的薄膜沉积技术，但我们的研究发现，只要简单地扭转双层中的二维材料，就可轻易产生涡旋电场。」

过往要制作出洁净的介面，研究人员通常会直接合成双层物料。可是，要自由地扭转角度并不容易，以低角度扭转尤其困难。李教授指出，她的团队成功研发的创新冰片辅助传导技术可让团队自由调控及制作扭转双层物料，对于达至双层之间的洁净介面极其重要。

过往的研究集中于扭转低于3度角，但李教授团队发明的技术，借助冰片辅助传导作合成及人工堆垒可产生0至60度的扭转角，进一步扩阔扭转范围。

扭转双层物料中新颖涡旋电场的突破性发现亦产生二维准晶体，更具潜力增强未来电子、磁力及光学器件。具有不规律排列结构的准晶体，因其低度传热传电的特性，非常适合用于制作高强韧的表面涂层，例如煎锅。

李教授指出，由于不同的扭转角度会产生不同的涡旋电场，因此这些不规律排列结构的准晶体可应用于多个范畴，包括让电子器件有更稳定的记忆效能、超高速的流动性及计算速度、无耗散两极化转换、新颖可偏振的光学效果，以及促进自旋电子学的发展。

团队在观测过程中克服了种种困难。首先，他们需要在双层物料之间制作出洁净的介面，这促使他们首创以冰片作为传导物的新技术。团队利用一片薄冰合成及传导二维材料，成功制作出可轻易调控的洁净介面。相较其他技术，这项冰片辅助传导技术更为有效、减低耗时及更具成本效益。

团队接着要面对分析材料的难题。他们最终采用一座四维穿透式电子显微镜（4D-TEM），并与其他研究学者合作，在多个阶段的测试中，成功制成扭转双层二维结构，并发现崭新的涡旋电场。

李教授总结说：「我们的研究有望在纳米技术和量子技术中的扭转涡旋范畴开拓崭新领域。」她强调，虽然新技术的应用仍处于早期研发阶段，却有可能革新器件应用，例如记忆体、量子计算、自旋电子学及感测装置。

团队的论文题目为「扭转双层二硫化钼中发现极性准晶体涡旋」，其通讯作者为李教授、香港理工大学应用物理学系赵炯教授及杨明教授。其他团队成员包括城大化学系李振声教授及香港理工大学应用物理学系刘树平教授。

供稿：香港城市大学