Топологических материалов для информационной технологии передачи сигналов без потерь

Новые эксперименты с магнитно легированных топологических изоляторов в bessy II были выявлены возможные пути, чтобы без потерь передачи сигнала, которые включают удивительно самоорганизационные явления. В будущем, возможно, удастся разработать материалы, которые отображают это явление при комнатной температуре и могут быть использованы в качестве технологических узлов в квантовый компьютер, например.

Новые эффекты в физике твердого тела часто впервые обнаружен при температурах вблизи абсолютного нуля (0 по Кельвину или -273 °с). Затем дальнейшие исследования могут определить, и как эти явления могут быть вызваны также при комнатной температуре. Так получилось, что сверхпроводимость была изначально наблюдается в ртути ниже 4 Кельвина больше, чем 100 лет назад. На сегодняшний день существует множество высокотемпературных сверхпроводников, которые проводят электрический ток без резистивных потерь на температурах как высоких как 138 Кельвина или даже 200 Кельвин (запись проводится Н2Ѕ).

На квантуется аномальный эффект Холла (QAHE) наблюдалось впервые в магнитно легированных топологического изолятора ниже 50 милликельвин в 2013 году. Аналогично сверхпроводимости, этот эффект позволяет без потерь переноса заряда в тонких краевых каналах образцов. Между тем, это было достигнуто увеличение максимальной температуры, при которой эффект может наблюдаться до 1 Кельвина.

Однако, исходя из теоретических соображений, QAHE должно происходить при гораздо более высоких температурах. Так это загадка, почему этого не произойдет. Одним из важнейших параметров известен как разрыв магнитной энергии образца, но никто никогда не измеряется его раньше. Чем больше этот разрыв, тем более стабильный эффект должен быть к влиянию температуры.

Международная команда во главе с ХЗБ физик профессор д-р Оливер Рэйдер и профессор д-р Гюнтер Springholz из Университета Линца достиг большого успеха. С помощью фотоэлектронной спектроскопии с синхротронным излучением Бесси II они были в состоянии измерить зазор энергию в такой образец впервые. Для этого оборудования им ARPES1cube был использован для того чтобы достигнуть весьма низких температурах, а также новый спин-решение возможность российско-германской лаборатории на Бесси второй. Удивительно, что разрыв был на самом деле в пять раз больше, чем предсказывалось теоретически.

Также Ученые нашли простое объяснение этого результата: «Теперь мы знаем, что марганец допинга не бывает в беспорядочной манере. Наоборот, это вызывает расслоение известен как силовой структуры в материале — слои подобно слоеного теста», — объясняет Springholz. «Добавляя несколько процентов марганца, чередуя единиц семь и создали пять слоев. Это приводит к тому, марганца предпочтительно содержатся в семь-слой, а значит, может создать дефицит энергии гораздо более эффективно».

Радер говорит в ретроспективе, что воображение исследователей в использовании легирующих добавок не распространяется достаточно далеко на сегодняшний день. Они использовали трехвалентных элементов, таких как хром и ванадий, которые имеют магнитных характеристик для замены висмута теллурида висмута (основе bi2te3), с атомами легирующего элемента в неупорядоченном состоянии. Причина этого, казалось, очень убедительно: трехвалентный магнитных элементов способствуют три электроны химических связей и их химической валентности приводит эти элементы на сайтах висмут. С марганцем, ситуация другая. Поскольку марганец двухвалентный, это не очень хорошо вписываются в сайты висмут. Что, по-видимому, почему система будет коренным образом реорганизована и создает новый двойной слой атомов, в котором марганец может быть bivalently включены. «Таким образом, структура создана-в самоорганизации, в которой марганец может произвести большого зазора магнитной энергии», — объясняет Райдер.

Если эти самоорганизации явления используются в конкретных отношениях, то совершенно новая конфигурация может выйти на магнитных топологических материалов, по данным Springholz. В принципе, разрыв, который сейчас оценивается уже настолько большой, что она должна обеспечивать построение практически комнатной температуры QAHE из соответствующих компонентов. Однако, другие параметры еще должны быть улучшены. Магнитный топологического изолятора, как это в сочетании с обычным сверхпроводником также может способствовать реализации квантового процессора (Qbit) для квантового компьютера.

сделать разницу: спонсорские возможности