半金属は、光沢や熱や電気を伝導する能力などの物理的特性の点で金属と非金属の間にあり、科学者によって長い間研究されてきました。 最近、トポロジカル半金属と呼ばれる新しい半金属ファミリーが、テクノロジーに革命を起こす可能性があるため、関心を呼んでいます。

ヒューストン大学自然科学数学大学の物理学助教授であるPavanHosurは、次のように述べています。「材料がアプリケーションに組み込まれる前に、その電子のダイナミクスを非常に明確に理解する必要があります。 「独自の構成のため、トポロジカル半金属の電子を研究するために使用されている現在の技術は挑戦的でした。」

理論的な物性物理学と量子統計力学に焦点を当てた研究を行っているHosurは、全米科学財団から575,000ドルのFaculty Early Career Development（CAREER）賞を受賞し、電子がどのように「踊る」か、またはXNUMXつに組織化するかを理解する革新的な方法を考案しました。三次元トポロジー半金属。

従来の半金属は、温度を下げたり、化学組成を微調整したりすることで、比較的簡単に金属または絶縁体に変換できます。 対照的に、トポロジー的半金属は、そのような操作の下で頑固にそれらの半金属的性質を保持します。

「トポロジカルセミメタルをさらに魅力的なものにしているのは、卓上実験を通じて物質を構成する素粒子の物理学にアクセスできることです。また、伝導特性を備えているため、新しい低コストの電子デバイスにとって魅力的なプラットフォームになります。 」Hosurは説明した。

今後XNUMX年間で、ホスールと彼のチームは、次のようなトポロジカル半金属のさまざまな基本的な側面を調査します。

• 3Dトポロジカル半金属における表面電子の個々のおよび集合的な振る舞い。 チームは、表面電子の不明確な次元を捉えることができるアプローチを開発します。
• 未解決の条件での2Dトポロジカル半金属の電子伝達。 研究者は、これらの条件で物理学を研究するためのアルゴリズムを考案しますが、トポロジカル半金属を超えてより広く使用することもできます。

Hosurは、CAREER Awardのアウトリーチコンポーネントとして、物理学の学部生が物性理論の分野を学ぶのに役立つモバイルゲームを設計し、オンラインおよび社会的距離に準拠した教室に適した教育戦略を作成します。

「COVID-19のパンデミックにより、私たちは過去XNUMX年間に教育とアウトリーチのシステムを再発明することを余儀なくされました」とHosur氏は述べています。 「テクノロジーを活用するこれらの取り組みが、COVID後の時代の教育に対する克服されたハードルを克服するのに役立つことを願っています。」

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NSF CAREER賞は、「優れた研究、優れた教育、教育と研究の統合」を通じて教員奨学生の役割を実証する、非常に有望なジュニア教員に授与されます。