成功觀測嶄新渦旋電場 揭示多種器件應用潛力

香港城市大學（城大）與本地院校的研究人員共同觀測到嶄新的渦旋電場，具潛力增強未來電子、磁力和光學器件的功能。

已於國際期刊《科學》發表的上述研究極具價值，因它可提升多種器件的運作，包括加強記憶體的穩定性及計算速度。循着相關方向作進一步研究，將來甚至可以為量子計算、自旋電子學及納米技術等領域作出貢獻。

城大化學系、超金剛石及先進薄膜研究中心的主要成員李淑惠教授說：「過往要產生渦旋電場須通過複雜的程序及使用昂貴的薄膜沉積技術，但我們的研究發現，只要簡單地扭轉雙層中的二維材料，就可輕易產生渦旋電場。」

過往要製作出潔淨的介面，研究人員通常會直接合成雙層物料。可是，要自由地扭轉角度並不容易，以低角度扭轉尤其困難。李教授指出，她的團隊成功研發的創新冰片輔助傳導技術可讓團隊自由調控及製作扭轉雙層物料，對於達至雙層之間的潔淨介面極其重要。

過往的研究集中於扭轉低於3度角，但李教授團隊發明的技術，借助冰片輔助傳導作合成及人工堆壘可產生0至60度的扭轉角，進一步擴闊扭轉範圍。

扭轉雙層物料中新穎渦旋電場的突破性發現亦產生二維準晶體，更具潛力增強未來電子、磁力及光學器件。具有不規律排列結構的準晶體，因其低度傳熱傳電的特性，非常適合用於製作高強韌的表面塗層，例如煎鍋。

李教授指出，由於不同的扭轉角度會產生不同的渦旋電場，因此這些不規律排列結構的準晶體可應用於多個範疇，包括讓電子器件有更穩定的記憶效能、超高速的流動性及計算速度、無耗散兩極化轉換、新穎可偏振的光學效果，以及促進自旋電子學的發展。

團隊在觀測過程中克服了種種困難。首先，他們需要在雙層物料之間製作出潔淨的介面，這促使他們首創以冰片作為傳導物的新技術。團隊利用一片薄冰合成及傳導二維材料，成功製作出可輕易調控的潔淨介面。相較其他技術，這項冰片輔助傳導技術更為有效、減低耗時及更具成本效益。

團隊接着要面對分析材料的難題。他們最終採用一座四維穿透式電子顯微鏡（4D-TEM），並與其他研究學者合作，在多個階段的測試中，成功製成扭轉雙層二維結構，並發現嶄新的渦旋電場。

李教授總結說：「我們的研究有望在納米技術和量子技術中的扭轉渦旋範疇開拓嶄新領域。」她強調，雖然新技術的應用仍處於早期研發階段，卻有可能革新器件應用，例如記憶體、量子計算、自旋電子學及感測裝置。

團隊的論文題目為「扭轉雙層二硫化鉬中發現極性準晶體渦旋」，其通訊作者為李教授、香港理工大學應用物理學系趙炯教授及楊明教授。其他團隊成員包括城大化學系李振聲教授及香港理工大學應用物理學系劉樹平教授。