14:22 2023-03-29
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Descoperirea unei noi faze topologice ar putea duce la dezvoltări interesante în nanotehnologie
_ Descoperirea o nouă fază topologică ar putea duce la dezvoltări interesante în nanotehnologie
Cercetătorii de la Cambridge au descoperit o nouă fază topologică într-un sistem bidimensional, care ar putea fi folosită ca o nouă platformă pentru explorarea fizicii topologice în dispozitive la scară nanometrică.< /p>
Materiale bidimensionale, cum ar fi grafenul, au servit drept loc de joacă pentru descoperirea experimentală și înțelegerea teoretică a unei game largi de fenomene din fizică și știința materialelor. Dincolo de grafen, există un număr mare de materiale 2D, toate cu proprietăți fizice diferite. Acest lucru este promițător pentru potențialele aplicații în nanotehnologie, unde o gamă largă de funcționalități pot fi realizate în dispozitive prin utilizarea diferitelor materiale 2D sau combinații de stivuire a diferitelor straturi.
Recent s-a descoperit că în materiale precum borul hexagonal nitrură (hBN), care sunt mai puțin simetrice decât grafenul, feroelectricitatea apare atunci când un strat alunecă peste celălalt și rupe o simetrie. Feroelectricitatea este comutarea momentului dipolar electric al unui material cu un câmp electric, care este o proprietate utilă pentru procesarea informațiilor și stocarea în memorie.
Când materialele 2D sunt răsucite unele față de altele, ele formează o interferență frumoasă. model cunoscut sub numele de superlatice moiré, care poate schimba radical proprietățile fizice. Când hBN și materiale similare sunt răsucite, diferitele regiuni de stivuire devin polarizate, ceea ce duce la o rețea regulată de domenii polare, care s-a dovedit, de asemenea, că conduc la feroelectricitate.
În acest nou studiu raportat în Nature Communications, cercetătorii de la Laboratorul Cavendish din Cambridge și de la Universitatea din Liège, Belgia, au descoperit că există mai multe în aceste domenii polare pe care toată lumea le studiază: ele sunt în mod inerent topologice și formează obiecte cunoscute sub numele de meroni și antimeroni.
„Polarizarea în sisteme răsucite puncte în direcția în afara planului, adică perpendiculare pe straturi”, a spus primul autor dr. Daniel Bennett, care a început acest proiect la Laboratorul Cavendish și are sediul acum la Universitatea Harvard, S.U.A.< /p>
"Ceea ce am descoperit este că ruperea de simetrie cauzată de alunecare sau răsucire are ca rezultat, de asemenea, o polarizare în plan, care este similară ca putere cu polarizarea în afara planului. Polarizarea în plan formează un frumos câmp vectorial, iar forma sa este determinată în întregime de simetria straturilor.”
Descoperirea polarizării în plan arată că proprietățile electrice ale sistemelor răsucite 2D sunt mult mai complexe decât se credea anterior. Mai important, combinând atât părțile din plan cât și cele din afara planului ale polarizării, echipa și-a dat seama că polarizarea în aceste straturi duble răsucite este netrivială din punct de vedere topologic.
„În fiecare domeniu, polarizarea Câmpul se învârte cu o jumătate de revoluție, formând un obiect topologic cunoscut sub numele de meron (jumătate de skyrmion)”, a spus dr. Robert-Jan Slager, al cărui grup de la Laboratorul Cavendish a fost implicat în studiu. „De-a lungul stratului răsucit, se formează o rețea robustă de meroni și antimeroni.”
„În fizică, majoritatea lucrurilor pot fi înțelese în termeni de energie”, a spus Bennett. „Natura este leneșă și îi place să facă lucrurile în cel mai eficient mod posibil, făcând acest lucru reducând la minimum energia unui sistem.”
Faza pe care o va adopta un material este de obicei cea care are cea mai scăzută energie. . Totuși fazele topologice și proprietățile topologice nu sunt determinate de energetică, ci de diferitele simetrii ale unui sistem. Proprietățile fizice ale unui sistem, cum ar fi câmpurile sale electrice sau magnetice, pot forma structuri complexe care se înfășoară sau se leagă în noduri deoarece sunt forțate de simetrie.
„Costul energetic al dezlegarii acestor noduri este foarte mare, astfel încât aceste structuri ajung să fie destul de robuste”, a spus Slager. „A putea crea, distruge și controla aceste obiecte topologice este foarte atrăgătoare, de exemplu în domeniul calculului cuantic topologic.”
Pentru a face acest lucru, obiectivele viitoare ale cercetătorilor sunt dezvoltarea unui înțelegerea polarizării topologice, precum și dezvoltarea unei dovezi de concept pentru un dispozitiv în care meronii/antimeronii polari pe care i-au descoperit pot fi controlați sau pot conduce la noi fenomene fizice interesante.
Comentarii:
Adauga Comentariu