Свежий поворот в хиральных топологии

Понятие хиральности является устоявшимся в науке: когда объект не может быть наложен на его зеркальное изображение, как объект и его зеркальное отображение называют хиральными. В фармацевтической промышленности, например, более 50% из фармацевтически активных молекул, используемых в настоящее время являются хиральными молекулами. В то время как один из «энантиомеры» и является спасительной, его коллега с противоположного руку могут быть ядовитыми. Другой концепции, которая нашла широкое интерес в современном материаловедении является топология, как много так называемых топологических материалов располагают необычными свойствами. Например, топологические материалы могут иметь защищенные края государствах, где электроны свободно течь без сопротивления, а если сверхпроводящего траектории электронов были созданы на краю материала. Необычные свойства являются проявлением квантовой природы материи. Топологические материалы могут быть классифицированы по специальным квантовое число, называемое топологическим зарядом или номер Черн.

Киральных топологических материалов, в частности, уникальные свойства, которые могут быть полезны в будущем устройств для квантовых компьютеров, которые могли бы значительно ускорить вычисления. Примером такого свойства является долгожданной большой квантованных фотогальванического тока. Здесь фиксированный постоянный ток генерируется в киральных топологических материал подвергается воздействию циркулярно-поляризованного света, которая не зависит от силы падающего излучения и его направления могут быть подтасованы поляризации падающего света. Это явление основывается на том, что материал обладает высоким топологическим зарядом 4, что является максимально возможным значением в любом материале.

Твердотельные химики и физики из Общества Макса Планка Институт химической физики твердых тел (МПИ РПС), Лейбниц Института твердого тела и исследования материалов (ІПР), Гельмгольца-центр Дрезден-Rossendorf (HZDR), Гельмгольца-Zentrum в Берлине, гамбургский Materialien УНД энергия (ХЗБ) и Университета науки и техники Китая, Хэфэй удалось реализовать этот своеобразный электронное государство впервые в новом киральных топологических составных PtGa. Их результаты были опубликованы в природе Communications1.

В исследовании, исследователи использовали исключительно сильным спин-орбитальным взаимодействием в PtGa в качестве ключевого параметра, чтобы четко решить и подсчитать количество специальных топологических поверхностных состояний, называется Фермиевских дуг, которые определяют топологический заряд. «PtGa-лучшее соединение, существующие в природе с хиральной структурой В20 наблюдать спин-расщепленных Фермиевских дуг и реализовать максимальную чернь число 4, так как он обладает сильным спин-орбитальным взаимодействием», — говорит Kaustuv Манна, одного из авторов исследования, который работает как ученый Макс Планк Института химической физики твердого тела в Дрездене.

Теоретические расчеты, проведенные на солнце, Ян и его коллеги предположили, что соединение PtGa является весьма перспективным кандидатом наблюдать за высоким топологическим зарядом, который был экспериментально проверен Mengyu Яо и его коллеги, которые проводили детальный угловым разрешением фотоэмиссионной спектроскопии (АРПЭС) исследований. АРПЭС является мощным инструментом для изучения поведения электронов в твердых телах.

«Работа исполнителя Yao и соавт. показывает, что PtGa-топологический полуметалл с максимальной кирального заряда и самой сильной спин-орбитальной связью между всех хиральных кристаллов определен до дата. Это наблюдение является существенным и имеет большие последствия для ее транспортных свойств, таких как магнитотранспорта.» объясняет «мин Ши», профессор и старший научный сотрудник Пауля Шеррера, Швейцария.

Исследование является примером плодотворного сотрудничества между исследовательскими группами, охватывающих различные области знаний. В совершенство кластера КТ.qmat, ученые сотрудничают с принципиально исследование новых состояний вещества. «Мы сосредоточены на новых материалов, чьи наблюдаемых свойств и функций обусловлен квантово-механических взаимодействий на атомном уровне, с полуметаллов, таких как PtGa будучи одним из самых ярких примеров», — говорит Йохен Wosnitza, директор Дрезденской лаборатории высокого магнитного поля (дву) в HZDR, обращаясь к одному из кластера основные научные направления. Институтов, входящих в кластер, а также взаимодействия в текущей публикации включают Дрезден-концепции партнеров МПИ РПС, ІПР, и HZDR.

сделать разницу: спонсорские возможности