Топологические материалов cherned до максимума

В топологических материалов, электроны могут отображать поведение, которое в корне отличается от «обычных» дело, и масштабы многих таких «экзотических» явлений прямо пропорциональна образованием, известным как число Черн. Новые эксперименты устанавливают в первый раз, что теоретически предсказанное максимальное количество чернь может быть достигнуто — и контролируется-в реальный материал.

Когда Шведская королевская академия наук присудила Нобелевскую премию по физике 2016 Давиду Таулеса, Дункан Холдейн и Майкл Костерлица, они хвалили трио за то, что «открыл дверь в неведомый мир, где материя можно считать странных государств». Далеко не курьез, открытия топологических фазовых переходов и топологических фазах материи, в которой три теоретиков внесли столь принципиально, превратилась в одну из наиболее активных областей исследований в современной физике конденсированных сред. Топологические материалы обещают, например, чтобы способствовать созданию новых типов электронных компонентов и сверхпроводников, и они укрывают глубокие связи во всех областях физики и математики. В то время как новые явления обнаруживаются регулярно, есть принципиальные аспекты, которые предстоит решить. Одним из них является просто как «сильное» топологические явления в реальном материале. Решая этот вопрос, международная команда исследователей во главе с исследователем пси докторов Нильс Шретер сейчас важный ориентир. Пишу в науке, они сообщают об экспериментах, в которых они отметили, что в топологический полуметалл палладия галлием (PdGa) один из самых распространенных классификаторов топологических явлений, количество чернь, может достигать максимального значения, которое допускается на любой металлический Кристалл. Что это возможно в настоящий материал никогда не показывали раньше. Кроме того, команда создала способы контроля знака числа, Черн, что может принести новые возможности для изучения и эксплуатации, топологические явления.

Разработан для максимального

В теоретических работах было предсказано, что в топологическом полуметаллов количество чернь не может превышать величину четыре. В качестве систем отображения кандидат явления с такими максимальные цифры Черн, были предложены хиральных кристаллов. Это материалы, чьи решетчатые структуры имеют четко определенную направленность, в том смысле, что они не превращаются в их зеркальное отражение по любой комбинации вращения и перемещения. Были изучены несколько структур-кандидатов. Однако убедительных экспериментальных наблюдений ряда Черн плюс или минус четыре, оставался неуловимым. Предыдущие усилия препятствуют два фактора в частности. Во-первых, необходимым условием для реализации максимального числа Черн наличие спин-орбитального взаимодействия, и, по крайней мере, в некоторые из этих материалов до сих пор изучены, что соединение является относительно низкой, что делает его трудно решить расщепленная интерес. Во-вторых, подготовка чистой и ровной поверхности соответствующих кристаллов была чрезвычайно сложной, и, как следствие, спектроскопические подписи, как правило, легко смывается.

Шретер и соавт. удалось преодолеть обе эти ограничения, работая с кристаллами PdGa. Материал отображает сильное спин-орбитальное взаимодействие, и хорошо зарекомендовавшие себя существуют способы получения безупречной поверхности. Кроме того, на продвинутом резонансной спектроскопии (адрес) частей швейцарского источника света в psi, они имели уникальные возможности в своем распоряжении для высокого разрешения АРПЭС экспериментов и, таким образом, чтобы устранить предсказанного сигнального спектроскопических моделей. В сочетании с дальнейшим измерениям в Алмазный источник света (Великобритания) и с выделенными первопринципных расчетов, эти данные показали жесткий и быстрый подписей в электронной структуре PdGa, что не оставляло сомнений в том, что максимальное количество чернь была реализована.

Рука на число Черн

Команда сделала еще один шаг дальше, за пределы наблюдения максимального числа Черн. Они показали, что хиральная характер PdGa кристаллов дает возможность контролировать знак этого числа, а также. Для демонстрации такого контроля, они росли образцы, которые были правши leftor (см. рисунок). Когда они смотрели на электронные структуры двух энантиомеров, они обнаружили, что хиральность кристаллов отражается в хиральность электронной волновой функции. В совокупности это означает, что в хиральных полуметаллов беспристрастности, которая может быть определена в процессе роста кристалла, могут использоваться для контроля топологических явлений, возникающих от поведения электронов в материале. Такой контроль открывает кладезь новых экспериментов. Например, Роман эффектов можно ожидать, что возникают на стыке разных энантиомеров, один с номером Черн +4, а в другой -4. И есть реальные перспективы для приложений, слишком. Киральных топологических полуметаллов можно проводить увлекательные явления, как квантуется фототоков. Интересно, что PdGa известен своими каталитическими свойствами, предложив вопрос о роли топологических явлений в этих процессах.

Наконец, результаты получила на PdGa выйти из электронной группы свойств, которые являются общими для многих других хиральных соединений — это означает, что угол «неизведанный мир, где на вопрос можно считать странных государств», в которую Шретер и его коллеги теперь решился, вероятно, есть намного больше, чтобы предложить.

сделать разницу: спонсорские возможности