15:28 2024-04-02
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii descoperă faze topologice duale într-un cristal intrinsec monostrat
_ Cercetătorii descoperă faze topologice duale în un cristal intrinsec monostrat
Faze topologice duble au fost descoperite într-un cristal intrinsec monostrat, o descoperire care dezvăluie proprietăți noi și unice de îndoire a regulilor într-un material cuantic, a raportat o echipă internațională de oameni de știință condusă de fizicienii de la Boston College. recent în versiunea online a revistei Nature.
Descoperirea unui izolator topologic dublu introduce o nouă metodă pentru crearea de mini-benzi topologice plate prin interacțiunile electronilor, care oferă o platformă promițătoare pentru explorarea fazelor cuantice exotice și a electromagnetismului, echipa a raportat.
„Am produs experimental mostre de înaltă calitate, subțiri atomic de TaIrTe4 și am dezvoltat dispozitive electronice corespunzătoare”, profesor asistent de fizică la Boston College Qiong Ma, autorul principal al raportului. „Ceea ce este deosebit de intrigant este descoperirea noastră nu doar a uneia, ci a două stări topologice izolante, dincolo de predicțiile teoriei.”
Descoperirile introduc un efect nou pe care echipa îl numește izolator topologic dublu sau cuantic dual. Spin Hall izolator, a spus Ma.
Straturi excepțional de subțiri, bidimensionale, dintr-un material cristalin numit TaIrTe4, creat din tantal, iridiu și teluriu, au fost în centrul atenției echipei de oameni de știință de la BC, MIT, Universitatea Harvard, UCLA, Texas A&M, Universitatea din Tennessee, Universitatea Tehnologică Nanyang din Singapore, Academia Chineză de Științe și Institutul Național pentru Știința Materialelor din Japonia.
Fiecare strat are o grosime mai mică de 1 nanometru – asta s-a terminat De 100.000 de ori mai subțire decât o șuviță de păr uman. Aceste straturi, sau „fulgi”, au fost dezlipite cu grijă dintr-un cristal mai mare, folosind o metodă simplă care implică bandă adezivă transparentă, o tehnică onorată de Premiul Nobel, folosită pe scară largă în știința materialelor.
„Investigația noastră a urmărit să înțeleagă. modul în care aceste materiale conduc electricitatea”, a spus Ma. „Având în vedere dimensiunea minusculă a acestor materiale, am folosit tehnici avansate de nanofabricare, inclusiv fotolitografia și litografia cu fascicul de electroni, pentru a stabili contacte electrice de dimensiuni nanometrice.”
Ma a spus că obiectivul principal al proiectului a fost testarea predicției teoretice. ceea ce sugerează că cel mai subțire strat TaIrTe4 acționează ca un izolator topologic bidimensional - cunoscut și sub numele de izolator Hall cu spin cuantic - un material nou în care interiorul său este izolator și electricitatea curge de-a lungul limitelor sale fără nicio pierdere de energie. Această combinație unică face ca aceste materiale să fie în centrul atenției cercetătorilor care încearcă să dezvolte generațiile viitoare de dispozitive electronice eficiente din punct de vedere energetic.
Prin manipularea unor parametri specifici - denumiti tensiuni de poartă - echipa a descoperit tranziția lui TaIrTe4 între cele două distincte. stări topologice, a spus Ma. În ambele cazuri, materialul prezintă o conductivitate electrică zero în interiorul său, în timp ce limitele sale rămân conductoare. Prin investigații experimentale și teoretice sistematice, am stabilit că aceste două stări topologice provin din origini disparate.
Descoperirile, care au depășit predicțiile teoretice, i-au surprins pe oamenii de știință.
„De obicei, adăugarea de electroni la un material crește conductivitatea acestuia datorită numărului mai mare de purtători de sarcină sau electricitate”, a spus Ma. „Inițial, sistemul nostru s-a comportat așa cum era de așteptat și a devenit mai conductiv odată cu adăugarea de electroni.
„Cu toate acestea, dincolo de un anumit punct, adăugarea mai multor electroni a transformat în mod neașteptat interiorul din nou izolator, cu conducție electrică doar la granițe. și fără pierderi de energie, care este exact din nou o fază topologică izolatoare la fel ca la punctul de plecare când interiorul nu are electroni. Această tranziție la o a doua fază topologică de izolare este complet neașteptată.”
Ma a spus că lucrările viitoare privind descoperirea includ colaborări cu grupuri calificate în alte tehnici specializate, cum ar fi sondele de imagistică la scară nanometrică, pentru a înțelege în continuare comportamentul neașteptat.
„Ne vom concentra, de asemenea, pe rafinarea calității materialelor noastre pentru a îmbunătăți deja impresionantă conducere topologică fără disipare”, a spus Ma. „În plus, intenționăm să construim heterostructuri bazate pe acest material nou pentru a debloca comportamente fizice și mai interesante.”
La Boston College, Ma a colaborat cu profesori de fizică Kenneth Burch și Ziqiang Wang; personalul de la Sala Cură a Universității; BC post-docs Jian Tang, Zumeng Huang și Zhe Sun; studenții absolvenți Thomas Siyuan Ding, Michael Geiwitz, Mohamed Shehabeldin, Vsevolod Belosevich și Yiping Wang; și Zihan Wang, un cercetător de licență în vizită.
Comentarii:
Adauga Comentariu