本篇文章705字，读完约2分钟
> 研究人员展示了如何将锂离子来回穿梭到量子材料的晶体结构中，代表了一种研究和电池潜在应用的新方法。智能窗和一台包含人工突触的大脑启发式计算机。
这项研究的核心是一种叫做钐镍的物质，它是一种量子物质，这意味着它的性质可以用于量子力学相互作用。钐镍酸盐是一种称为强关联电子系统的量子材料，具有独特的电子和磁性。
研究人员使用锂离子兴奋剂。这种材料被引入，这意味着离子被添加到材料的晶体结构中。
锂离子的加入使晶体膨胀，增加了材料对离子的导电性。研究人员还了解到，这种效应可以与其他类型的离子结合使用，尤其是钠离子，从而表明其在储能方面的潜在应用。
本周发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文详述了这项研究的结果。
& ldquo这些结果突出了量子材料和新兴物理在离子导体设计中的潜力。普渡大学材料工程教授施莱拉姆·拉马纳森说，他正在领导这项研究。& ldquo目前正在进行大量研究，以确定用于制造电池的固体离子导体。我们发现这种通用材料系列可以容纳这些离子，所以我们建立了一些设计这些离子的通用原则。固体离子导体我们发现锂和钠等离子体可以穿过这种固体材料，这为研究开辟了一个新的方向。& ldquo
所施加的电压使离子占据材料晶格中的空个原子。这种效应可以代表一种更有效的存储和传导方法。这种影响可能导致& ldquo神经形态学。或者是大脑启发的新电池和计算机中的人工突触。此外，在关闭电流后，离子仍保留在原位，这可能是非挥发性& rdquo行为。
向晶体结构中加入锂离子也会改变材料的光学性质，这表明智能窗当施加电压时，涂层的潜在应用可能改变其光传输性能。
这篇研究论文的主要作者是普渡大学材料工程博士后研究助理孙艺菲和罗格斯大学物理学和天文学博士后研究员米歇尔·科图加。这项工作是由几个研究所的研究人员完成的。摘要中提供了合作者的完整列表。为了发展激励技术，材料工程师与普渡大学化学工程和材料工程副教授维拉斯·波尔和普渡大学研究生道根·林合作。
研究结果证明它与& ldquo莫特过渡& rdquo这是一种量子力学效应，描述了电子的加入如何改变材料的导电行为。
& ldquo当我们在系统中加入更多的电子时，材料的电导率会越来越低，这使它成为一个非常有趣的系统。这种效应只能用量子力学来解释。拉马纳森说。
Kotiuga对这项工作的贡献是研究锂掺杂钐镍的电子特性和掺杂后晶体结构的变化。
& ldquo我的计算表明，未掺杂的钐镍酸盐是一种窄禁带半导体，这意味着即使它不是金属，电子也可以被激发到导电状态，而没有太多的麻烦。& rdquo她说。& ldquo由于锂被添加到钐镍酸盐中，锂离子将与氧结合，电子位于附近的镍-氧八面体上，当电子位于每个镍-氧八面体上时，材料被转化为绝缘体。这是一个相当违反直觉的结果:系统中增加的电子使材料更加绝缘。& ldquo
材料的晶体结构由氩国家实验室的同步辐射光源研究设备进行了表征。
研究人员已经为这篇论文工作了大约两年，并计划进一步探索材料的量子行为及其在大脑启发计算中的潜在应用。
