Топологические изоляторы – горячая тема в физике материалов. Наиболее яркая черта этих материалов – то, что они действуют и как изоляторы и как проводники с их интерьером, предотвращающим поток электрического тока, в то время как их края или поверхности позволяют движение обвинения.
Немецкий Ученый из Ахена RWTH, Научно-исследовательского центра Юлих, TU Дрезден и Института Лейбница твердого состояния и Исследования Материалов, Дрезден сообщает, что электрический ток на поверхности топологического изолятора направлен вдоль крошечных путей, которые теоретически вычислялись и экспериментально наблюдались. Их работа была издана в проблеме с 2 марта 2015 журнала Nature Physics. Там они показывают для Йода родия висмута, что эти каналы связаны с размерными поверхностными особенностями и пробегом вдоль шагов, сформированных краями атомных слоев.
Просмотр спектроскопии туннелирования показывает электронные каналы, чтобы быть непрерывным и в энергии и в пространстве и меньше чем один миллимикрон шириной.Из-за свойств топологических изоляторов, потоки электрического тока, беспрепятственные в этих каналах, в то время как обвинение может едва переместиться от одного канала до другого.
Таким образом поверхность действует как ряд электрических проводов, который определен атомными шагами в поверхности кристаллов. Ученые продемонстрировали, что поверхность может быть выгравирована в любой договоренности, позволив сетям канала быть скопированной с точностью миллимикрона. Направленный электрический ток позволяет транспорт электронов, предотвращая «рассеивание», как правило, связанное с потреблением энергии, в котором электроны отклоняются от их траектории.
Таким образом получающиеся энергетические потери и выделение тепла существенно уменьшены. Эти свойства делают топологические изоляторы интересными для применения в электронике.
Кроме того, они, как ожидают, позволят новые типы обработки информации, такие как квантовое вычисление или spintronics. Однако предпосылка для разработки новых устройств на основе топологических изоляторов – глубокое понимание этих квантовых явлений.
Недавняя публикация отмечает этап в этом направлении.В течение прошлого десятилетия большое усилие делаются во всем мире исследовать и описать транспорт в топологических изоляторах. В 2013 команда профессора Майкла Рака в Дрездене TU добилась успеха впервые в росте единственных кристаллов Йода родия висмута. Совместно с теоретиками от Leibniz-института твердого состояния и Исследования Материалов Дрезден они пришли к заключению, что эти кристаллы – топологические изоляторы с электрическими каналами проведения.
Недавние эксперименты в Ахене RWTH и объединенные вычисления в Дрездене теперь доказали эту гипотезу.