这种非同寻常的氧化铁_有望成为量子计算机的纳米级存储元件(氧化鐵就會離子)

近日，德国拜罗伊特大学的研究人员发现了一种有趣的材料：当冷却至2℃时，这种材料的晶体结构和电子特性会发生显著变化。
在这种状态下，铁原子之间的距离可以借助光束来 “私人订制”。
这为其在信息技术领域的应用开辟了一种别样的可能性。
该论文发表于Angewandte Chemie—International Edition杂志（论文PDF下载见本文末）。

这种材料是一种非同寻常的氧化铁形式，化学式是Fe5O6。
该大学的巴伐利亚实验地球化学&地球物理学研究所（BGI），在15GPa的高压实验中生成了这种物质。
研究人员发现，如果温度降低到2℃，材料结构就会突然改变：在更高温度下连成长串的铁离子，降到这一温度时，就会重新排列成两两一对的形式。
两个铁离子共享一个电子，形成一个键。

用外部光源选择性地施加光照，可以干涉此种新晶体结构的形成。
如果光线波长合适，就能破坏两个特定铁离子之前的化学键：离子对分开。
结果，单个的铁离子就会开始移动，这意味着它们彼此间的距离，以及它们的物理状态发生了变化。
“这种在低温下有针对性地影响原子间距的方法，在工业上很容易实现，在IT领域有很大的应用潜力。
比如说，它可以作为纳米级存储原件应用于量子计算机，或者是纳米级的小开关。
”论文第一作者、BGI研究所的Sergey Ovsyannikov博士解释说。

Fe5O6的合成与研究，对于阐明氧化铁的晶体结构与物理性质之间的关系至关重要。
可以说，这是已有成果的进一步发现。
有趣的是，在标准环境温度下，铁离子呈链条状串在一起，而在较低的温度下，就会迅速产生上述的结构变化，并且性质也会有新的变化。
BGI研究所的Leonid Dubrovinsky博士认为：“这些发现，为信息技术领域开发新材料提供了重要基础。
”

研究人员在Fe5O6上发现的结构显著变化，在物理学上被称为“费尔韦荷-阶转换”（Verwey charge-order transition）。
在此之前，这种随温度变化而产生的转换，仅仅在Fe3O4上有过较为深入的研究。
但是Fe3O4只有当温度降到零下153℃时才会产生变化。
这样的温度，使其很难应用于信息技术领域。

论文PDF地址——

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201914988