2026/06/01
圖文引用自：www.ntu.edu.tw
當電子世界的「電性」與「磁性」不再各自為政，而是開始共舞，會帶來什麼樣的突破？臺灣大學物理系特聘教授邱雅萍所領導的研究團隊，近期首次在原子尺度上觀察到這2種量子性質的同步表現，在1種室溫二維鐵磁性材料中形成緊密的互相作用。這項成果不僅改寫了我們對量子材料的認識，也為未來量子電子元件的發展開啟嶄新的視角，相關研究已刊登於Nature Communications。
傳統上，電性與磁性在許多材料中往往呈現競爭關係，難以同時發揮作用。然而，邱教授團隊這次研究的材料─Fe5GeTe2─一種能夠在室溫下仍保持鐵磁性的二維晶體，因為其中鐵原子的特性而成為了理想的實驗平台。這種材料中的鐵原子特別之處在於，其d軌域的電子能同時扮演「產生磁性」與「傳導電流」的雙重角色，這種「一人分飾兩角」的性質恰好創造了磁性序與電荷序共存的理想條件，有助於深入了解電與磁的共存機制。
研究團隊使用高解析度的掃描穿隧顯微術 (STM)，在原子層級觀察Fe5GeTe2表面的電子行為。他們發現，該材料不僅展現出週期性的電荷密度波 (CDW)，還同時呈現出近藤效應 (Kondo effect) 與穩定的鐵磁特性。更重要的是，這些多重量子態並非獨立存在，而是呈現出空間上的同調現象，顯示電性與磁性之間在實空間實現罕見的量子耦合現象。
進一步分析發現，這是由於特定鐵原子扮演調節中心的角色，而引發材料表面形成√3×√3的超晶格排列。這一現象提供實驗證據，證明電與磁可在該材料中實現協同共振的量子關係，挑戰以往研究強關聯電子系統的主流理論假設，並對多功能量子材料的設計帶來啟發。…
