In een recent artikel gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven een onderzoekssamenwerking heeft nieuwe inzichten opgeleverd in de elektronische geleiding en interferentie op 2D-topologische isolatoren - een exotisch soort isolator die alleen aan de rand geleidt en die de sleutel zou kunnen zijn voor de ontwikkeling van een nieuwe generatie elektronische apparaten.

Al decenia, isolatiematerialen werden gezien als een saai onderwerp vanuit elektronica oogpunt, omdat elektronen immobiel zijn en niet kunnen bijdragen aan elektrische geleiding. Onlangs, onderzoekers stelden een andere klasse isolator voor en vonden deze experimenteel. Ze heten "topologische isolatoren, " omdat hun elektronische structuur wiskundig anders kan worden geclassificeerd dan conventionele isolatoren.

Een fascinerende eigenschap van topologische isolatoren is dat, hoewel ze in de bulk isolerend blijven, ze zijn zeer goede geleiders aan de rand. Aan die randen, elektronen reizen in kwantumkanalen in beide richtingen, als op een tweebaans snelweg. Ook als een snelweg, U-bochten zijn verboden - elektronen aan de rand kunnen niet van richting veranderen zonder de regels te overtreden. De toepassing van een extern magnetisch veld heft dit verbod op en laat elektronen draaien.

Het recent gepubliceerde onderzoek onthult het samenspel van kwantumrandtoestanden over een laterale kruising in een HgTe-kwantumbron, een canonieke 2-D topologische isolator. Uit hun resultaten blijkt de onderzoekers haalden nieuwe informatie over de fundamentele eigenschappen van topologische randtoestanden en stelden strategieën voor om hun interactie te verfijnen.

"In ons werk we hebben de gevolgen van elektron U-bochten getest in de geleiding van onze apparaten. We lieten ook zien hoe onder bepaalde omstandigheden, elektronen die mogen draaien, lijken het op een ordelijke manier te doen, als op een soort rotonde, het genereren van een constructieve interferentie, " legt Calvo uit.

Dit werk draagt ​​bij tot nieuw inzicht in de fundamentele eigenschappen van de randtoestanden en hun geleidingseigenschappen in 2-D-topologische isolatoren. Dergelijke voorstellen om de eigenschappen en interacties van deze toestanden te beheersen, zijn essentieel voor hun toepassing bij de ontwikkeling van een nieuwe generatie elektronische apparaten op basis van kwantum-fundamentele eigenschappen van materialen.