一種其奇異電學行為困擾物理學家數十年的化合物，可能最終會成為量子物理學和電子裝置製造商的福音。
當理論家在 2005 年提出，應該可以找到在表面導電而樣品其餘部分表現為絕緣體的材料時，物理學家們被吸引住了。他們想研究在這種材料中應該出現的量子效應，並探索在低功耗電子產品和量子計算中的應用。但是，拓撲絕緣體（這些材料的名稱）被證明難以製造。一些研究人員一直致力於使用複雜的難以擴充套件到工業應用所需水平的技術來製造薄膜。其他一些人則滿足於近似拓撲絕緣體的化合物，但仍然具有一定程度的內部導電性。
現在，三篇論文表明，六硼化釤（一種人們知之甚少、最早於 1969 年由新澤西州貝爾實驗室的研究人員發現其在極低溫下獲得導電特性的化合物），實際上在其體相形態下可能是一種拓撲絕緣體。
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在最近的論文中，該論文於 11 月 28 日線上釋出，加州大學歐文分校的研究人員報告說，在 SmB6 晶體表面看到了移動速度非常快的電子，他們將其視為表面優良導體的跡象。五天前，馬里蘭大學帕克分校的研究人員報告了對注入到 SmB6 樣品中的電子在冷卻時的路徑的測量結果。這些結果表明，該材料在低於約 30 開爾文的溫度下，其內部是絕緣的。而且，在 11 月 21 日釋出的論文中，來自密歇根大學安娜堡分校和加州大學歐文分校的科學家描述了他們對該材料表面和體內的電導率的測量結果，並發現證據表明，儘管存在缺陷和雜質，表面導電行為仍然存在，正如真正拓撲絕緣體的預期那樣。
過去幾年中，對拓撲絕緣體的興趣激增（參見 “充電”）導致了 2010 年的一個預測，即 SmB6 將是這樣一種材料。“我想說我們已經被初步證明是正確的，”新澤西州皮斯卡塔韋羅格斯大學的皮爾斯·科爾曼說，他是做出預測的四位理論物理學家之一。“我們對這些新結果感到非常興奮。”
涼爽特性
該預測部分源於對被稱為近藤絕緣體的材料的研究，這些材料與普通絕緣體不同，當它們被冷卻到絕對零度以上幾度時，會保留它們所具有的少量導電性。SmB6 通常被歸類為近藤絕緣體，符合這種描述。
科爾曼和其他理論家意識到，如果該材料是拓撲絕緣體，其行為是有道理的。這將意味著該材料的量子特性使得電子無法像在普通導體中那樣自由地流過它，只能在材料的表面流動。如果證明這是正確的，科爾曼認為，從 SmB6 和其他近藤絕緣體中獲得的見解可以推廣到所有拓撲絕緣體。
SmB6 是一種不尋常的拓撲絕緣體，因為釤原子外層中的電子彼此之間強烈相互作用，從而產生協調的運動。加利福尼亞州斯坦福大學的拓撲絕緣體研究先驅張首晟表示，這可能使該材料可用於產生一些奇異的量子效應，包括磁單極子或馬約拉納費米子——可能對量子計算有用的準粒子。張補充說，對 SmB6 的興趣激增是研究電子之間相互作用強烈的材料的趨勢的一部分。“現在我們正在研究許多系統。這是一個非常令人興奮的發展，”他說。
在馬里蘭州巴爾的摩約翰·霍普金斯大學研究鉍基化合物拓撲絕緣行為的彼得·阿米蒂奇表示，在凝聚態物理領域，通常是實驗引領理論，但這是一個相反的顯著例子。他現在希望在接下來的一兩週內開始對 SmB6 進行實驗，以證實和研究表面態。“這些是隱藏在我們眼皮底下的美麗效應，”他說。“這是一個非常大的進步。”