Wetenschappers van het Ames Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy hebben een manier ontdekt om de oppervlaktegeleidbaarheid van een driedimensionale (3D) topologische isolator te regelen, een soort materiaal dat potentiële toepassingen heeft in spintronische apparaten en kwantumcomputers.

Driedimensionale topologische isolatoren zijn opkomende materialen die veelbelovend zijn vanwege hun unieke elektronengeleidende toestanden op hun oppervlakken, immuun voor terugverstrooiing, versus het bulkinterieur, die zich als een normale isolator gedraagt.

Maar het blijft een uitdaging om hun hoogfrequente transport aan het oppervlak te onderbouwen en selectief te beheersen zonder een verhoogde verstrooiing van het bulkmateriaal.

Door gebruik te maken van ultrakorte midden-infrarood- en terahertz-pulsen van minder dan een biljoenste van een seconde, onderzoekers van Ames Laboratory waren in staat om met succes de oppervlakte-eigenschappen van een bismut-selenium (Bi ₂ Se ₃ ) 3D topologische isolator.

De methode biedt wat in wezen een nieuwe "afstemknop" is voor het regelen van de beschermde oppervlaktegeleiding in deze categorie materialen.

"Wij geloven dat deze studie zou kunnen uitgroeien tot een benchmarkmethode voor het karakteriseren en manipuleren van deze materialen, zodat ze beter kunnen worden begrepen en aangepast voor toepassingen in nieuwe kwantumtechnologieën, " zei Jigang Wang, Ames Laboratory-fysicus en professor aan de Iowa State University.

Het onderzoek wordt verder besproken in een paper, "Ultrasnelle manipulatie van topologisch verbeterd oppervlaktetransport aangedreven door mid-infrarood en terahertz-pulsen in Bi ₂ Se ₃ " in Natuurcommunicatie .