时间: 2024-04-11 18:44:11 | 作者: LEE
波士顿学院的科学家们发现了一种被称为“双量子自旋霍尔绝缘体”的资料，它为研讨奇特量子相和电磁学供给了一个有期望的根底。
由波士顿学院物理学家领导的一个世界科学家团队陈述说，他们在一个固有的单层晶体中发现了两层拓扑相，这一发现提醒了量子资猜中新的、共同的规矩曲折特性。这项发现最近宣布在《天然》杂志上。
该团队陈述称，双拓扑绝缘体的发现引入了一种经过电子相互作用创立拓扑扁平微带的新办法，这为探究奇特量子相和电磁学供给了一个有出路的渠道。
“咱们现现已过试验生产出高质量、原子级薄的TaIrTe4样品，并开发了相应的电子设备，”波士顿学院物理学助理教授、该陈述的首要作者马琼（音译）说。“特别风趣的是，咱们得知的不单单是一种，而是两种拓扑绝缘状况，超出了理论的猜测。”
马琼说，这些发现引入了一种新的效应，该团队称之为“双拓扑绝缘体”或“双量子自旋霍尔绝缘体”。
来自不列颠哥伦比亚省、麻省理工学院、哈佛大学、加州大学洛杉矶分校、得克萨斯农工大学、田纳西大学、新加坡南洋理工大学、中国科学院和日本国家资料科学研讨所的科学家团队，要点研讨了一种名为TaIrTe4的晶体资料的反常薄的二维层。
每一层的厚度都不到1纳米，比一根头发还薄10万倍。这些层或“薄片”是用一种简略的办法从一个较大的晶体上小心肠剥离下来的，这中心还包含通明胶带，这是一种在资料科学中遍及的运用的诺贝尔奖获奖技能。
“咱们的查询旨在了解这些资料是怎么导电的，”马琼说。“考虑到这些资料的细小尺度，咱们采用了先进的纳米制作技能，包含光刻和电子束光刻，来树立纳米级的电触摸。”
马琼说，该项意图首要方针是测验理论猜测，即最薄的TaIrTe4层作为二维拓扑绝缘体（也称为量子自旋霍尔绝缘体）一种新颖的资料，其内部是绝缘的，电流沿着其鸿沟活动而没有一点能量丢失。这种共同的组合使这些资料成为研讨人员企图开发下一代节能电子设备的焦点。
研讨人员表明，经过操作特定的参数 —— 被称为栅极电压 —— 研讨小组发现TaIrTe4在两种不同的拓扑状况之间发生了改变。在这两种情况下，资料在其内部体现为零导电性，而其鸿沟坚持导电。经过体系的试验和理论研讨，咱们已确认这两种拓扑状况源于不同的来源。
“通常情况下，在资猜中添加电子会添加其导电性，由于电荷或载流子的数量更多，”马琼说。“开始，咱们的体系体现得像预期的那样，跟着电子的参加，它变得更导电。但是，超越某一点后，添加更多的电子意外地使内部再次绝缘，仅在鸿沟处导电，没有能量丢失，这恰恰又是一个拓扑绝缘阶段，就像内部没有电子的起点相同。这种向第二个拓扑绝缘阶段的过渡是彻底出人意料的。”
马琼说，未来的作业包含与其他专业方面技能的团队协作，如纳米级成像探针，以进一步了解意想不到的行为。
“咱们还将专心于改进资料的质量，以改进现已令人形象十分深入的无耗散拓扑传导，”马琼说。“此外，咱们方案根据这种新资料构建异质结构，以提醒更风趣的物理行为。”
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