Исследователи не только подтвердили несколько теоретических предсказаний о топологических прозрачных изоляторах (TCIs), но заставили значительное экспериментальное прыгнуть вперед, который показал еще больше деталей о кристаллической структуре и электронном поведении этих недавно определенных материалов, по словам Адъюнкт-профессора Бостонского колледжа Физики Vidya Madhavan, один из ведущих авторов отчета.Результаты могли проложить путь к разработке электронные свойства поверхностей TCI к новым функциональностям в наноразмерном.«Есть большая богатая физика здесь, это ждет, чтобы быть исследованным», сказал Мэдхэвэн. «Мы открыли дверь в лучшие понимающие топологические прозрачные изоляторы и потенциал этих материалов».Подтвержденный в течение прошлых нескольких лет, топологические изоляторы обладают интерьерами, которые ведут себя как изоляторы, блокируя поток электронов.
Все же внешне они содержат состояния проведения, куда электроны могут переместиться свободно через их поверхности. Несколько лет назад физики сначала установили существование TCIs, новый класс топологических материалов, где проводящие поверхностные электроны теоретизируются, чтобы подчиниться фундаментальным квантовым законам, установленным прозрачной структурой интерьера.Начиная с TCI, состоящей из свинца и селена, исследователи стремились разрушить его структурную симметрию, вызывая, или допинг, материал посредством добавления олова, сказал Мэдхэвэн.
У последующего разрушения было сильное воздействие на невесомых электронах «Дирака», которые присутствуют в материале и ведут себя как релятивистские частицы. Манипуляция добавила массу к некоторым из этих электронов, которые заняли их места бок о бок с электронами Дирака, потрясающим результатом в твердотельном материале, сказал Мэдхэвэн.Новые крупные электроны были измерены топологически посредством просмотра микроскопии туннелирования и электрически через спектроскопию, отчет исследователей.
Анализ показал пункт Дирака, который является особенностью определения TCI, сказал Мэдхэвэн. Кроме того, исследователи нашли, что изменение количества олова передали меру контроля над свойствами материала, выполнение еще одного теоретического предсказания.
Мэдхэвэн сказал, что результаты подтвердили экзотическую структуру группы TCI, мера энергии поверхностный электрон может или может не обладать в теле. В то же время фундаментальные свойства TCI остались доступными.Кроме того, наблюдение и управление электронами Дирака в TCIs прокладывают путь к исследованию релятивистской физики в твердотельных системах: физика, которая была ранее доступна только в экспериментах высокоэнергетической физики, где частицы ускорены к скоростям близко к свету.
Кроме того, эксперименты показали два отличных режима fermiology, энергетическая граница раньше делала определения о свойствах металлов и полупроводников.