Onderzoekers hebben ontdekt dat een klein stukje voldoende is om de exotische elektrische eigenschappen van een nieuw ontdekte topologische isolator te ontketenen, het ontketenen van een gedrag dat voorheen was opgesloten bij cryogene temperaturen.

de verbinding, genaamd samariumhexaboride, wordt al tientallen jaren bestudeerd. Maar recentelijk heeft het een golf van hernieuwde belangstelling genoten, zoals wetenschappers eerst voorspelden en toen ontdekten dat het een nieuw type topologische isolator was - een materiaal dat elektrische stromen uit het binnenste verbant en hen dwingt langs de periferie te reizen. Dat gedrag ontstaat pas rond de 4 graden boven het absolute nulpunt, Hoewel, potentiële toepassingen in de weg staan.

Nutsvoorzieningen, experimentatoren aan de Universiteit van Californië, Irvine (UCI), werken met JQI Fellow Victor Galitski en voormalig JQI postdoctoraal onderzoeker Maxim Dzero (nu aan de Kent State University), hebben een manier gevonden om het cryogene gedrag van samariumhexaboride bij veel hogere temperaturen te activeren. Door kleine kristallen van het metaal met minder dan een procent uit te rekken, het team was in staat om de kenmerkende oppervlaktestromen van een topologische isolator te detecteren bij 240 K (minus 33 C) - bijna kamertemperatuur en, in elk geval, een verre schreeuw van 4 K. De stromingen hielden zelfs aan nadat de spanning was verwijderd.

Hun techniek, die onlangs werd gemeld in Natuurmaterialen , maakt gebruik van piëzo-elektrische elementen die buigen wanneer ze worden gevoed met een elektrische stroom. Door een monster samariumhexaboride tussen twee titanium steunen te hangen en aan één kant te trekken, onderzoekers konden de elektrische eigenschappen van het kristal meten voor verschillende temperaturen en hoeveelheden rek.

Vorig jaar, Galitski werkte samen met dezelfde experimentele groep bij UCI en ontdekte een mogelijke toepassing voor de ongebruikelijke oppervlaktestromen van samariumhexaboride. Ze ontdekten dat het vasthouden van een klein kristal op een vaste spanning oscillerende stromen op het oppervlak kon produceren. Dergelijke tick-tock-signalen vormen de kern van moderne digitale elektronica, maar ze hebben meestal klokken nodig die veel groter zijn dan de kristallen van micronformaat.

Het nieuwe resultaat zou dergelijke toepassingen waarschijnlijker kunnen maken, en het zou zelfs kunnen worden bereikt zonder piëzo-elementen. Het is misschien mogelijk om samariumhexaboride te laten groeien als een dunne film bovenop een ander materiaal waardoor het van nature uitrekt, zeggen de onderzoekers.