日本理研创新技术：用聚焦离子束雕刻三维纳米器件，开启可切换二极管新时代
研究亮点突破性技术：利用聚焦离子束（FIB）精准切割单晶材料，直接从 Co₃Sn₂S₂ 这类拓扑磁性晶体雕刻出纳米级螺旋结构。
功能突破：所制纳米二极管表现出可逆非递归电传输——电流在一个方向上更易流动，另一个方向则受阻，可通过改变磁化或螺旋手性实现切换。
多学科融合：将材料物理、拓扑效应与纳米加工相结合，为未来低功耗、高密度电子器件提供全新设计思路
采用新方法制作的螺旋形显微镜图像。图片来源：RIKEN
研究机构与团队主研机构：RIKEN 发展性物质科学中心（RIKEN Center for Emergent Matter Science）
协作单位：东京大学、京都大学等
首席作者：Max Birch（东京大学）
研究组负责人：徳田 祥典（Yoshinori Tokura）
关键技术细节聚焦离子束（FIB）
具备亚微米级切割精度，可从几乎任何单晶材料中“雕刻”出三维结构。
加工过程类似雕塑：在固体块体中逐步移除材料，直至获得目标形状。
Co₃Sn₂S₂ 螺旋二极管
该拓扑磁性晶体具有已知的奇异电学特性，螺旋手性可引发“非递归电传输”（non‑reciprocal electrical transport）。
实验验证：电流在正向流动更顺畅；改变磁化方向或手性可完全逆转该效应。
逆向效应：强电脉冲可实现磁化翻转，为磁存储与感测应用提供潜在技术。
形状控制电子流
对不同尺寸螺旋在不同温度下的测量显示，非递归效应源自弯曲、手性壁面上电子散射不均。
结果表明，器件的几何形状本身即为“对称破缺”源，可直接调控电流路径，开启“形状设计”成为电子器件设计工具的新纪元。
未来展望功能拓展：通过将拓扑/强关联电子态与人工曲率相结合，可实现球道输运（ballistic）或流体输运（hydrodynamic）下的新电功能。
应用潜力：在下一代记忆体、逻辑芯片及高灵敏度传感器等领域展现高功能、低功耗的设计范式。
科研意义：聚焦离子束纳米雕刻方法为探索三维、曲率与拓扑效应耦合提供实验平台，促进材料科学与纳米制造技术的深度融合。
Max Birch（首席作者）指出：“将几何形状视为与材料本征性质同等的对称破缺源，可在器件层面实现电非递归。我们新开发的聚焦离子束纳米雕刻技术，为研究三维与曲率在实现新电子功能中的作用开启了广阔空间。”
Yoshinori Tokura（研究组负责人）补充道：“此方法使我们能够将拓扑或强关联电子态与设计好的曲率相结合，在高速或流体输运 regime 中实现新功能。材料物理与纳米制造的交汇，预示着对记忆、逻辑与传感技术具有深远影响的功能器件架构。”
对行业的意义尺寸与效率提升：三维纳米器件有望在保持更小尺寸的同时，提供比现有平面二极管更高的能效与更强的功能。
加工灵活性：FIB 纳米雕刻技术突破了传统制程对材料与质量的限制，可适用于几乎所有单晶材料。
勇编撰自论文"Nanosculpted 3D helices of a magnetic Weyl semimetal with switchable non-reciprocal electron transport".Nature Nanotechnology.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。
