Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Onderzoek onthult kwantumtopologisch potentieel in materiaal

"Dit is veelbelovend voor de ontwikkeling van soorten kwantum-opto-elektronische apparaten, detectoren voor donkere materie en topologisch beschermde apparaten zoals kwantumcomputers. En de methodologie die we demonstreren is compatibel voor experimenten met andere kwantummaterialen."

De aanpak van rektechniek levert resultaten op

Aan de Universiteit van Californië, Irvine, lieten leden van het onderzoeksteam de HfTe5 groeien kristallen en maakte gebruik van een rektechniekbenadering, waarbij mechanische kracht op het materiaal werd uitgeoefend, bij cryogene temperaturen van 1,5 Kelvin, of ongeveer min 457 graden Fahrenheit.

In het CINT-laboratorium van Pettes in Los Alamos ondergingen de monsters optische spectroscopie om het monster op submicronniveau in beeld te brengen. CINT-onderzoekers voerden vervolgens hoek-opgeloste foto-emissiespectroscopie uit aan de Universiteit van Tennessee, waardoor de effecten van de rektechniek werden verduidelijkt.

  • Een close-up van confocale Raman-spectroscopie, waarbij een laser van 532 nanometer (in het groen weergegeven) wordt gebruikt om de trillingsstructuur van van der Waals-materialen in een hoogvacuümcryostaat bij 3,8 Kelvin te onderzoeken. Credit:Los Alamos Nationaal Laboratorium
  • Pettes en Vallin werken in hun laboratorium bij CINT. Credit:Los Alamos Nationaal Laboratorium

Het onderzoeksteam realiseerde zich dat de rektechniek het gedrag van HfTe5 veranderde , waardoor het van een zwakke topologische isolator in een sterke topologische isolator verandert. Dat wil zeggen dat de elektrische weerstand van het materiaal, oftewel de weerstand tegen het doorlaten van elektrische stroom, met meer dan drie ordes van grootte is toegenomen.

Het materiaal zag ook dat de topologische oppervlaktetoestanden het elektronische transport domineerden. Deze eigenschappen zouden HfTe5 kunnen maken zeer geschikt voor kwantumapparaten. De veelbelovende resultaten voorspellen ook veel goeds voor het uitbreiden van de rektechniekbenadering naar de studie van topologische faseovergangen in van der Waals-materialen en heterostructuren, roosterachtige structuren die worden gekenmerkt door een sterke binding in het vlak en een zwakke binding buiten het vlak tussen de atomen of moleculen, zoals de pagina's in een boek.

Bij onderzoek met een hoog magnetisch veld kan de nieuw ontdekte topologische eigenschap helpen fenomenen bloot te leggen die verband houden met de exotische natuurkunde, zoals kwantumafwijkingen, het onverklaarde breken van de symmetrie in de natuurkunde. Er worden nieuwe experimenten uitgevoerd in het Los Alamos National High Magnetic Field Laboratory-Pulsed Field Facility, onderwerp HfTe5 te belasten onder ultrahoge magnetische velden tot 65 Tesla.

Meer informatie: Jinyu Liu et al, Controleerbare spanningsgestuurde topologische faseovergang en dominant oppervlakte-toestandstransport in HfTe5, Natuurcommunicatie (2024). DOI:10.1038/s41467-023-44547-7

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Geleverd door Los Alamos Nationaal Laboratorium




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Hoe communiceren de lever en de nieren en welke hormonen worden gebruikt?
  2. Antibioticaresistentie:onderzoekers slagen erin resistentiegenen te blokkeren
  3. De aanhoudende cholera-epidemie verdedigt zichzelf tegen de krachten van verandering, vinden wetenschappers
  4. Wetenschappers ontdekken patronen van olifantenstroperij in Oost-Afrika
  5. Gouden aardappel levert een overvloed aan vitamine A en E
  6. Extreme zoutstress veroorzaakt bladbeweging
  7. Eksters kunnen vriendschappen sluiten met mensen - dit is hoe
  8. Team levert nieuwe basisgegevens over zeeluipaarden, mysterieuze toproofdieren van Antarctica
  9. 3 fasen van interfase

Wetenschap