这种新材料可以在室温下进行“量子翻转”，以帮助开发下一代计算的新模型。“量子翻转”到绝缘体中可以帮助开发新一代量子设备和超高效电子产品。研究人员在一个原子厚的二维硫化钽层中观察到，支撑这种量子翻转的奇异电子结构以前只能在-37.8°C的超低温下稳定，现在可以在高达77°C的温度下保持稳定。奇异的量子特性，例如从导体切换到绝缘体的能力，可能是下一代计算的关键，提供更多的信息存储方式和更快的状态切换。这可能会导致更强大、更节能的设备。今天的电子产品使用微型电子开关来存储数据；“on”为1，“off”为0，断电数据消失。未来的设备可以使用其他状态，例如“导体”或“绝缘体”来存储数字数据，只需要快速的能量点来在状态之间切换，而不需要稳定的电流。过去，这种奇异行为仅在超低温下的材料中观察到，科学家们的最终目标是开发能够在室温下按需从一种状态快速“翻转”到另一种状态的材料。这项研究可能是朝这个方向迈出的重要一步。“之前在超低温下的工作表明，这种翻转可以根据需要一遍又一遍地完成，”霍夫登说。“这不是这个项目的重点，但事实上，即使在室温下，我们也能够保持单次翻转稳定。这开辟了许多令人兴奋的可能性。”从导体到绝缘体的翻转得到了一种称为电荷密度波的现象的支持，这种现象是在特定条件下自发发生的有序的、类似晶体的正波和负波。充电模式。“之前在硫化钽的大块样品中观察到电荷密度波，但这种材料必须处于超冷温度下，”霍夫登说，“我们能够通过将几个二维层交错在一起来使其更加稳定。该团队首先制造了几个单原子厚的硫化钽层样品夹在一起。每一层都是半导体，处于所谓的八面体状态，这是指钽和硫原子的特定排列。虽然存在一些电荷密度波，但它们是太不稳定和无序，无法产生导体-绝缘体翻转等奇异行为。Hofden的团队通过在无氧环境中加热样品，在电子显微镜下观察了这一过程。随着样品的加热，各层开始逐层切换到棱柱态——相同原子的不同排列。当大多数（但不是全部）层切换到棱柱态时，研究人员将样品冷却回房间temperature并发现保持八面体状态的层显示出有序且稳定的电荷密度波，并且在高达77°C的温度下保持稳定。可以保持这种状态。此外，这些层已经从半导体转变为绝缘体。导体和绝缘体不是不变的概念，它们在一定条件下可以相互转化。这一次，研究人员将注意力转向了二硫化钽，它被认为是一种很有前途的现代微电子材料。此前，已有研究用超短激光或电子脉冲对其进行照射，将二硫化钽从绝缘体转变为导体。这篇文章描述的研究是将几个单原子厚的硫化钽样品夹在一起，使钽和硫原子以特定的方式排列，使其导电性能随温度变化。然而，这种转变的机制和理论基础是什么，可能还需要进一步阐明。
