近日，東京工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)從理論上證明，由某些金屬組成的特殊四面體納米結(jié)構(gòu)具有比原子結(jié)構(gòu)的更高的幾何對(duì)稱性。

該新型納米材料具有獨(dú)特的電氣和磁性特性，將被開發(fā)并用于下一代電子設(shè)備。

對(duì)稱性是物理學(xué)和化學(xué)中*基本的概念之一，可以促進(jìn)對(duì)宇宙的規(guī)律的更深入理解。

原子具有球?qū)ΨQ性，是*高程度的幾何對(duì)稱性。通常，對(duì)稱性產(chǎn)生的是高度簡(jiǎn)并性，即量子能級(jí)，可以同時(shí)對(duì)應(yīng)于量子系統(tǒng) 中的兩個(gè)或更多個(gè)不同的狀態(tài)。

簡(jiǎn)并性能夠產(chǎn)生高導(dǎo)電性和磁性，可用于制造新型電子材料。然而，考慮到幾何對(duì)稱性的限制，在已知的物質(zhì)中，沒有比球形原子具有更高的簡(jiǎn)并度。

但是，如果物質(zhì)具有不同類型的對(duì)稱性導(dǎo)致更高程度的退化呢？如何解釋這種對(duì)稱性？

由Kimihisa Yamamoto教授領(lǐng)導(dǎo)的東京工業(yè)大學(xué)的研究人員，展示了具有這種對(duì)稱性的金屬結(jié)構(gòu)。該團(tuán)隊(duì)推斷，由特定金屬原子（如鋅和鎂）制成的特殊膨脹四面體結(jié)構(gòu)可能具有一種特殊的對(duì)稱性，這種對(duì)稱性不是來(lái)自幾何性質(zhì)，而是來(lái)自系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。

Yamamoto表示：“我們已經(jīng)證明，具有特定四面體骨架的鎂、鋅和鎘具有比球形對(duì)稱性更高的異常高度簡(jiǎn)并。”

該團(tuán)隊(duì)利用緊密結(jié)合模型分析，通過(guò)密度泛函理論計(jì)算驗(yàn)證，以確定原子之間的鍵合相互作用，從而預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)對(duì)稱性。

Yamamoto指出：“令人驚訝的是，退化條件可以表示為平方根數(shù)列，涉及轉(zhuǎn)移積分的比率。此外，該數(shù)列已經(jīng)被古希臘的Theodorus發(fā)現(xiàn)，與材料科學(xué)無(wú)關(guān)。”

該研究表明，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)稱度高于球形原子的納米材料。由這種動(dòng)態(tài)對(duì)稱性產(chǎn)生的超簡(jiǎn)并量子態(tài)可以有多種方式被利用，例如，設(shè)計(jì)具有優(yōu)異導(dǎo)電性或磁性的新材料，從而推動(dòng)下一代電子器件的開發(fā)。