我们都知道，导体是能够让电流通过的材料，它们使电力极容易地通过它们，例如金属。而绝缘体则是一种阻碍电荷流动的材料。所以历来都是，导体是导体，绝缘体是绝缘体，不能同时又是金属导体又是绝缘体。现在，科学研究人员已经开发出了一种新颖的材料，这种材料既可以是金属导体又可以是绝缘体，而且可以在金属导体与绝缘体之间转换，即具有在导电状态和绝缘状态之间可逆转换的能力。这种新材料可以对具有更多存储功能的微电子学的未来设计和应用，以及未来电子学的量子材料平台具有直接与广泛的前景。通过阐述这些电子结构及其导电性质关系，可以在未来设计量子材料的新变换。刊登在刚出版的最近一期的《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）发表了这一研究成果的论文。科学家们利用高性能计算集群中的量子力学计算机模拟，设计了这种皮克级晶体结构新材料。皮克级（picoscale），指其大小为万亿分之一米（10的负12次方），这比纳米及其纳米技术与材料还要小三个数量级。这种皮克级的新型微观技术与材料将涉及在原子水平上对物质的操纵及在亚原子级别上研究物质材料。科学家们所开发出的这种材料称为氧氮化钼（MoON）以实现所寻求的相变。研究人员发现这种材料在摄氏度附近发生这种金属与绝缘体之间的性能转换，从而在高温传感器和电力电子设备中将具有相当的应用潜力。研究人员指出，多个设计参数影响了这种材料的相变。材料中包含多种阴离子（在这种情况下为带负电荷的氧和氮离子），由于与电子轨道的空间取向有关的特定电子构型而激活了相变。此外，这种材料的柔性金红石晶体结构使导电状态和绝缘状态之间具有可逆性转换。这些发现提供了对纳米级细微变化如何用于控制材料中宏观行为，例如电导率，提供了新的认知。科学家们说：“在过去的十年中，为了解这样的材料并发现新的材料进行了大量的工作；然而，目前已知只有不到70种独特的化合物具有这种热转变。”“我们的设计体现了这种材料的关键特征，包括特定的皮克超微尺度结构特征以及至关重要的电子排布。”电子排布，或称电子排序、电子构型，指电子在原子、分子或其它物理结构中的每一层电子层上的排序及排列形态。电子能够由发射或吸收一个量子的能量从一个能级跃迁到另一个能级。在材料研究中这一理念可以说明导体与绝缘体的特性。科学家希望通过阐述这些电子结构及其导体与绝缘体的特性关系，可以应用于未来设计量子新材料的设计，这些新材料将可用作晶体管或存储器应用中的作用源层。这种金属与绝缘体之间的性能转换代表了一类相变，可以使信息处理和存储方面的进展超越微电子领域中常规的互补金属氧化物半导体。这可转化为具有更多、更快的存储功能。此外，这种材料功耗更低，这意味着需要为充电的频率降低，因为其使用寿命更长、组件所需的功率更少。参考资料：NathanJ.Szymanskietal,“DesignofHeteroanionicMoONExhibitingaPeierlsMetal-InsulatorTransition”,PhysicalReviewLetters.3December.

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