物理学家揭开了化学中：最普遍、最难以捉摸的概念之一！

氧化值到今朝为止还没有任何严厉的量子力学界说，如今揭橥在《天然物理》上的一项新SISSA研究，基于拓扑量子数理论给出了如许一个界说。还记得2016年度诺贝尔物理学奖授予了索利斯(Thouless)、霍尔丹(Haldane)和科斯特利茨(Kosterlitz)吗？。这一究竟，加上如今在SISSA所取得的运输理论研究进展，为正确而又轻易处理、在能源相关手艺和行星科学中具有主要意义的普遍材料数值模拟摊平了道路。

每一个天然科学专业的本科生都邑学到若何将一个整数氧化值与介入回响的化学物质关联起来。不幸的是，氧化态这个概念至今还没有严厉的量子力学界说，是以至今还没有一种方式能够从根基的天然纪律较量氧化值，更不消说证实它们在模拟电荷输运时的使用，不会影响数值模拟的质量。与此同时，离子导体中电流的评估今朝是基于一种繁琐的量子力学方式，这严重限制了大规模较量机模拟的可行性。

物理学家们如今注重到，一个简化的模型，即每个原子携带与其氧化值相等的电荷，或者会与严厉但昂贵得多的方式惊人地一致。费德里科•格拉塞利(Federico Grasselli)和斯特凡诺•巴罗尼(Stefano Baroni)将氧化数的新拓扑界说，与如今在SISSA发现所谓输运系数的“规范不变性”相连系，证实了被认为纯粹的巧合，实际上是竖立在坚韧的理论根蒂之上，而简洁的整数电荷模型无需任何近似就能捕捉离子导体的电输运特征。

除认识决凝聚态物理中的一个根基难题，这一究竟在欧洲超等较量应用卓越中心的框架内取得，也代表了应用范畴的一个冲破，使离子系统中电荷传输的量子模拟在较量上是可行的，这在能源相关手艺、汽车和电信行业以及行星科学范畴都具有极其主要的意义。这种应用局限很普遍，从电解电池和发电厂热交流器中采用的离子夹杂物，到电动汽车和电子设备的固态电解质电池，甚至到发生在冰巨星内部水的导电异相，这些异相被认为与这些行星磁场的发源有关。