Более того, топология нашли в 2D Кристалл

За последнее десятилетие в области физики конденсированных сред пережила золотой век, с появлением новых материалов и свойств, а также соответствующие технологии развиваются с бешеной скоростью благодаря приходу топологической физики. Топологическая физика снял в 2008 году с открытием топологических изоляторов, тип материала электроизоляционного в основной массе, но металлик на поверхности.

С тех пор учеными были найдены более экзотических топологических фаз в том числе и полуметаллов Дирака, Вейля и полуметаллов Axionic изоляторов. Но совсем недавно, материалы изоляционные в объеме, на поверхности и кромок, но металлический, только на петлях или по углам были предсказаны теоретически. Эти странные новые материалы посетило более высокого порядка, топологические изоляторы бывают крайне редко и только элемент висмут было экспериментально доказано, что, возможно, относятся к этой категории до сих пор.

Что такое шарнир государства? Представьте себе прямоугольник, длиннее и шире, чем в высоту — с клапанами сверху и снизу, которые можно открыть, чтобы положить вещи внутрь. Пространство внутри коробки будет называться Навального. Большинство материалов, которые проводят электричество сделать это в основной массе. Однако, в топологических изоляторах, основная масса коробки электроизоляционного но сверху и снизу — щитки — металлические и поддержания поверхностных состояний. Для некоторых материалов, навалом, в верхней и нижней части коробки изоляционные но стороны (ребра) металлические. Эти пограничные государства, которые были продемонстрированы в магнитных топологических изоляторах. Наконец, в более высокого порядка, топологических изоляторов, основной, верхней, нижней и боковых сторон коробки все изоляционные но петли и углы коробки металлические и имеют различные петли или угловой государств. Эти государства шарнир также было предсказано существование топологических как полуметаллов висмут. Государства-шарнир, в частности, должны быть перспективными для исследования спинтроники, поскольку направление их распространения связана с их спин, а также для фермионов Майораны, которые активно исследуются для их применения в отказоустойчивых квантовых вычислений.

Теперь международная группа ученых из США, Гонконга, Германии и Южной Кореи определили нового более высокого порядка топологического изолятора. Он представляет собой многослойный двумерный / дихалькогенид переходных металлов (ТМДЦ) называется WTe2. Это известный материал в области физики конденсированного состояния, которая отображает множество экзотических свойств из Титаника магнитосопротивления для спинового эффекта Холла квантуется. Это был первый пример второго типа полуметалл Вейля, которые могут быть сделаны на устройствах всего в один слой в толщину и exfoliatable, как графен. WTe2 также показано superconduct под давлением, что означает, электроны образуют пары и сверхпроводимости проходит через него без всякого сопротивления.

Добавив к этому карнавал свойств, теоретических физиков в 2019 году предусмотрено WTe2 и его сестра материал MoTe2, чтобы быть более высокого порядка, топологических изоляторов с металлической государств шарнир. Многие исследовательские группы по всему миру были так искали доказательства этих экзотических государств в WTe2 и MoTe2 и некоторые недавние результаты показали, что есть дополнительные проводящие государств в их края. Но исследователи были неспособны определить, если они действительно краевых состояний или востребованных шарнир государств.

В исследовании, опубликованном в природе материалы по 6 июля 2020 года, команда во главе с Кин Чунг Фонг (Рейтеон технологий ББН), Мажар Н. Али (Макс Планк Институт физики микроструктур, а также материальный ум, Инк.), Кам Туен права (Гонконгский университет науки и технологии) и Гил-Хо Ли (Пхохан университета науки и технологии и Азиатско-Тихоокеанский центр Теоретической физики) приняла новый подход с использованием джозефсоновских контактов для пространственного разрешения в сверхпроводимости потока и показать, что WTe2 действительно представляется шарнир государств и высшего порядка топологического изолятора (ссылка на документ).

Джозефсоновских контактов являются невероятно важные устройства и инструмент в физике. Они используются в различных технологических приложений, в том числе магнитно-резонансная томография (МРТ) машины, а также в кубиты, которые являются строительным материалом для квантовых компьютеров. Эти соединения образуются при двух сверхпроводящих электродов, как ниобий (NB) соединены несверхпроводящем моста, как высокое качество WTe2 в тонком устройстве фильма. Когда температура достаточно снижены, в сверхпроводимости, который вводится от одного электрода НБ может проехать по мосту без сопротивления других НБ электрода. Таким образом, в целом прибор показывает нулевое сопротивление и сказал, чтобы быть сверхпроводящим.

Однако, не бесконечное количество сверхпроводимости могут быть отправлены через мост при сохранении сверхпроводимости. Когда вводится ток превышает критический ток, соединение превращается в нормальное состояние и экспонаты конечное сопротивление. Эффект Джозефсона государства, как функция приложенного магнитного поля, критический ток будет колебаться в картине Фраунгофера между высоким и низким значениям из-за изменения фазы сверхпроводящей волновой функции через образец.

Команда поняла, что скрытые в этой колебание информацию о местоположении сверхпроводимости, а она едет в образце. Взяв обратное преобразование Фурье картина Фраунгофера, исследователи смогли визуализировать поток сверхпроводимости в образце и обнаружили, что он действительно путешествует по бокам устройства WTe2. Однако, этого было недостаточно, чтобы отличить краю государства от государства зависеть.

Как показано на рисунке ниже, из-за какой то бзик на симметрии на основе происхождения государства петля, не все петли одинаковые на образец WTe2. Например, есть металлическая государств шарнир сверху слева и снизу справа петли на образце, но не справа вверху или слева внизу. Это отличается от пограничном состоянии, что бы просто быть существующих на объеме левой и правой сторонах образца. В связи с этим, Кин Чунг Фонг компании Raytheon технологий ББН объясняет: «Мы использовали это различие в нашу пользу. При подключении сверхпроводящих электродов на верхней половине образца, а не на нижней половине, мы поняли, мы бы увидели иную картину Фраунгофера, если государства-петля существовала и не краю государства».Он далее прокомментировал, «в данной конфигурации электродов будет подключиться только к одному из государств шарнира (т. е. вверху слева, а не справа внизу), который будет показать определенную картину Фраунгофера. Если там были пограничные государства, эта конфигурация не будет отличаться от подключения на верхней и нижней половины образца и Фраунгофера бы выглядеть так же.» Когда они совершили этот смелый эксперимент, они наблюдали визитной карточкой шарнир государства, а не пограничном состоянии.

«Но это еще не все. WTe2 является достаточно низкой симметрией ромбической материал с высокой кристаллической анизотропии. Различных направлений в кристалле не являются равнозначными, и мы также предположили и подтвердили, что в шарнир существующие в WTe2 не все соответствуют. В некоторых направлениях, их смесь в основную массу, а в других направлениях они не», — пояснил Кам Туен права в Гонконгском университете науки и технологии.

«Существует множество увлекательных физики, чтобы быть изучены в этих соединениях в ближайшем будущем сейчас, что государства петли были найдены в WTe2», — отметил Гиль Хо Ли из Пхохан университета науки и технологии. Он добавил: «возможность для бездиссипативных взаимосвязей, правда 1Д сверхпроводящие нано-проводов и приборов спинтроники, топологической сверхпроводимости, майорановские фермионы и, соответственно, топологические квантовые компьютеры все на горизонте».

Мажар Н. Али в Институте Макса Планка физики микроструктуры объяснил, «WTe2 может быть второй материал показано с принимающими государствами шарнир, но он сильно отличается от других кандидатов, висмут. Будучи 2Д, WTe2 легко легкообрабатываемых в нано-устройства с контролируемой поверхности, и могут быть размещены в верхней части другие 2D-материалы в гетероструктурах и даже на самой вершине, когда слегка скручены, образуя Муар сверхрешетки.» Он добавил: «ее сестра материал MoTe2, как ожидается, проявлять те же Штаты шарнир, но он является неотъемлемой сверхпроводника при низких температурах».Он спросил взволнованно: «как эти государства шарнир быть изменен, контролировать и использовать? Есть очень много интересных исследований возможности впереди».

почувствуйте разницу: спонсорские возможности