В области физики конденсированных сред и материаловедения тесно связаны, потому что новая физика-это часто обнаружили в материалах с помощью специальных механизмов атомов. Кристаллы, которые имеют повторяющихся звеньев атомов в пространстве, может иметь специальные шаблоны, которые приводят в экзотических физических свойств. Особенно интересными являются материалы, которые размещают несколько видов экзотических свойств, потому что они дают ученым возможность изучить, как эти свойства взаимодействуют и влияют друг на друга. Комбинации могут приводить к неожиданным явлениям и топлива лет фундаментальных и технологических исследований.
В новом исследовании, опубликованном в Science авансы на этой неделе международная команда ученых из США, Колумбии, Чехии, Англии, и во главе с доктором Али Мажар Н. Макса Планка Институт физики микроструктур в Германии, показали, что новый материал, KV3Sb5, имеет невиданные прежде сочетания свойств, что приводит в одном из крупнейших аномальных зал эффектов (AHEs) никогда не наблюдается; 15,500 Сименс на сантиметр на 2 Кельвина.
Обнаружен в лаборатории соавтора Тайрел профессор Маккуин в Университете Джонса Хопкинса, KV3Sb5 сочетает в себе четыре свойства в одном материале: физика Дирака, металлик расстроен магнетизм, 2Д exfoliability (например, графен), и химическая стойкость.
Дирак физики, в данном контексте, относится к тому, что электроны в KV3Sb5 не просто ваш обычный рядового-мельница электроны; они движутся очень быстро с очень малой эффективной массой. Это означает, что они действуют «свет-как»; их скорости становятся сравнимыми со скоростью света, и они ведут себя так, как будто они имеют лишь малую долю той массе, которую они должны иметь. В результате материал был сильно «металлик» и был впервые показан в графене около 15 лет назад.
В «расстроен магнетизм» возникает тогда, когда магнитные моменты в материале (представьте маленький бар магниты, которые пытаются превратить друг друга и выстраиваются в линию с севера на юг, когда вы приносите их вместе) расположены в специальные геометрические формы, как треугольной сетки. Этот сценарий может сделать это трудно для бар магниты выстраиваются таким образом, чтобы все они уравновешивают друг друга и являются стабильными. Материалы, обнаруживающие это свойство редки, особенно металлические. Большинство разочарование магнитных материалов являются диэлектриками, т. е. их электроны неподвижны. «Металлик расстроен магниты были высоко ценятся на протяжении нескольких десятилетий. Они были предсказаны в доме нетрадиционной сверхпроводимости, майорановские фермионы, быть полезным для квантовых вычислений, и больше», — прокомментировал д-р Али.
Конструктивно KV3Sb5 есть 2Д, слоистая структура, где треугольные слои ванадия и сурьмы свободно укладывают поверх слоя калия. Это позволило авторам просто использовать ленту, чтобы слезть несколько слоев (а.к.а. хлопья) одновременно. «Это было очень важно, потому что это позволило нам использовать электронно-лучевая литография (фото-литографии, которая используется, чтобы сделать компьютерные чипы, но с использованием электронов, а не фотонов), чтобы сделать крошечные устройства из хлопьев и измерить свойства, которые люди не могут легко измерить навалом.» — отметил ведущий автор Шуо-Инь-Янь, из Макс Планк Института физики микроструктур. «Мы были взволнованы, чтобы найти, что хлопья были довольно стабильными в процессе изготовления, что делает его относительно легко работать и узнавать множество свойств».
Вооружившись таким сочетанием свойств, команда впервые решили искать аномальный эффект Холла (АОН) в материале. Это явление, когда электроны в материале с приложенным электрическим полем (а не магнитного поля) можно сделать отклоняется на 90 градусов с помощью различных механизмов. «Было предположение, что металлы с треугольными спина механизмов может разместить значительный внешний эффект, поэтому это было хорошее место, чтобы начать», — отметил Ян. Используя угол решен фотоэлектронной спектроскопии, изготовление микроустройствами, и низкие температуры электронные свойства измерительной системы, в Шо-Инг И Яоцзя со-ведущий автор Ван (Институт Макса Планка микроструктуры физики) удалось наблюдать один из крупнейших АОН никогда не видел.
В возрасте могут быть разбиты на две основные категории: внутренние и внешние. «Внутренние механизм, как если футболист сделал передачу на своего партнера по команде, согнув шарик, или электрон, вокруг одни защитники (без его столкновения с ними)», — пояснил Али. «Внешние является, как мяч, отскочив от защитника, или магнитного рассеяния центра, и пошли в разные стороны после столкновения. Много материалов преобладают внешне имеют случайное расположение защитников на поле, или магнитное рассеяние центры случайным образом на протяжении всего кристалла. KV3Sb5 в том, что он имеет группы из 3 магнитных рассеивающих центров, расположенных в треугольной сетке. В этом случае шар разлетается прочь скопление защитников, а не один, и скорее пойти на сторону, чем если бы только один был в пути». Это по сути теория спин-кластера перекоса механизма рассеяния АОН что и было продемонстрировано авторами в этом материале. «Однако, условие, с помощью которого входящий мяч попадает в кластер, все равно, вы или я пинать мяч не то же самое, как если бы, скажем, Криштиану Роналду забил мяч», — добавил Али. «Когда Роналду бьет по нему, он движется намного быстрее и отскакивает кластера с сторону большей скоростью, перемещаясь в сторону быстрее, чем если просто обычный человек-то пнул его. Это, грубо говоря, разница между квазичастицами Дирака (Роналду) в этом материале против нормальных электронов (средний человек), и это связано с тем, что мы видим такое большое АОН,» Али, смеясь, объяснил.
Эти результаты могут также помочь ученым выявить другие материалы с таким сочетанием ингредиентов. «Главное, те же физические процессы, регулирующие этот АОН также может управлять очень большой спинового эффекта Холла (она) … где вместо генерации ортогональных ток заряда, ортогональное вращение создается», — отметил Ван. «Это важно для следующего поколения вычислительных технологий, основанных на спин электрона, а не его обязанность.»
«Это новый материал площадка для нас: физика металлик Дирака, разочарование магнетизм, exfoliatable и химически стабильны все в одном. Есть много возможностей, чтобы исследовать удовольствие, странные явления, вроде нетрадиционной сверхпроводимости и больше», — сказал Али, взахлеб.
почувствуйте разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!