Med hjälp av banbrytande teoretiska beräkningar utförda vid NERSC, forskare vid Berkeley Labs Molecular Foundry har förutsagt fascinerande nya egenskaper hos litium - en lätt alkalimetall som har fascinerat forskare i två decennier med sin anmärkningsvärda mångfald av fysiska tillstånd vid högt tryck.

"Under standardförhållanden, litium är en enkel metall som bildar en lärobok kristallint fast material. Dock, forskare har visat att när du sätter en litiumkristall under tryck, atomstrukturen förändras och, något kontraintuitivt, dess konduktivitet sjunker, blir mindre metallisk, sa Stephanie Mack, forskarassistent vid Berkeley Lab och första författare till studien, publicerad i PNAS . "Vi har upptäckt att det också blir topologiskt, med elektroniska egenskaper som liknar grafen. "

Topologiska material är en nyligen upptäckt klass av fasta ämnen som uppvisar exotiska egenskaper, som att ha isolerande interiörer men ändå mycket ledande ytor, även när deformeras. De är spännande för potentiella tillämpningar inom nästa generations elektronik och kvantinformationsvetenskap. Enligt medförfattarna Sinéad Griffin och Jeff Neaton, litium blir topologiskt vid höga men experimentellt uppnåbara tryck, jämförbar med en fjärdedel av trycket i jordens centrum.

Än så länge, mest experimentellt verifierade topologiska material innehåller tungt, potentiellt giftig, element. "Men vi har förutspått det litiumet, uppenbarligen en enkel metall, kan också ha dessa unika egenskaper, sa Mack.