來自香港科技大學（HKUST）和東京大學的一個聯合研究小組發現了氯化鈉（俗稱食鹽）的一個不尋常的拓撲結構，這不僅有助於了解鹽的溶解和形成背後的機制，還可能為未來設計納米級導電量子線提供理論支撐。
在我們的日常生活中存在着各種各樣的先進材料，許多小工具和技術都是通過不同材料的組裝而產生的。例如，手機採用了許多不同物質的組合–顯示器用玻璃，框架用鋁合金，內部線路用金、銀、銅等金屬。但自然界有自己的天才方式，將不同的屬性”烹調”成一種神奇的材料，或被稱為”拓撲材料”。
拓撲學，作為一個數學概念通常用於研究一個物體在平滑變形的情況下哪些方面是堅固的。例如，我們可以擠壓、拉伸或扭曲一件T恤，但只要我們不把它撕開，它的開口數仍然是四。2016年諾貝爾物理學獎所強調的物質拓撲相的發現表明，某些量子材料本質上是電絕緣體和導體的組合。這可能需要一個導電的邊界，即使材料的大部分是絕緣的。這種材料既不屬於金屬也不屬於絕緣體，而是兩者的自然組合。
雖然材料的拓撲特性吸引了不少研究人員的興趣，但目前它們只在一組特殊的材料中實現，如二維石墨烯。然而，在最近的一項工作中，香港科技大學物理系助理教授Adrian PO Hoi Chun和他的合作者，東京大學的Haruki Watanabe教授，發現了拓撲學與一大類普通物質之間的驚人聯繫，包括食鹽。
食鹽，即氯化鈉，是高中化學教科書中經常出現的最常見的晶體之一，是一種典型的離子化合物。長期以來，人們認為這種眾所周知的物質在拓撲學上是無聊的。然而，研究小組發現，從理論上講，食鹽實際上可以實現一種最近引入的”高階”拓撲學。一粒鹽的零維角落沒有傳導二維表面或一維邊緣，而是展示了一種反常的行為，其中電荷被有效地分化為自然界基本單位的八分之一。此外，這種拓撲特性的穩健性意味着，即使化學結構被修改成其他形式，如氯化銀或氟化鉀，結果仍將得到維持。
Watanabe教授說，拓撲材料與食鹽等日常物質之間的聯繫是完全出乎意料的。Po教授說，這一結果表明普通離子化合物中拓撲結構被忽視的一面：”這一發現可能會啟發未來的納米級導電量子線的設計，或者新的藥物輸送方法，這些都是經常與鹽的溶解過程一起研究的，”他補充說：”意識到我們是如何在每一餐中攝入零星的電子，這很有趣。”
這項工作發表在《物理評論X》雜誌上。