02 年 2024 月 XNUMX 日 (Nanowerkニュース) 二重トポロジカル相が真性単層結晶で発見され、量子材料における新しくユニークな規則を曲げる特性を明らかにする発見であると、ボストン大学の物理学者が率いる国際科学者チームが最近ジャーナルで報告した。 自然 (「TaIrTeにおける密度調整相関による二量子スピンホール絶縁体」4「）。二重性の発見 トポロジカル絶縁体 研究チームは、電子相互作用を通じてトポロジカルなフラットミニバンドを作成する新しい方法を導入しており、これはエキゾチックな量子相と電磁気を探索するための有望なプラットフォームを提供すると報告した。 「私たちは、高品質で原子レベルで薄いTaIrTeサンプルを実験的に製造しました。4 ボストン大学物理学助教授、レポートの筆頭著者である Qiong Ma 氏は述べています。 「特に興味深いのは、理論の予測を超えて、1 つだけではなく 2 つのトポロジカル絶縁状態を発見したことです。」
ボストン大学の物理学者Qiong Ma氏率いる国際チームは、単一原子の厚い結晶を研究し、TaIrTeを発見した4絶縁と伝導という 2 つの異なるトポロジー状態間の遷移。この材料は内部では電気伝導性がゼロですが、その境界は導電性を維持します。研究チームの調査により、2 つのトポロジー状態は異なる起源から生じていることが判明しました。この新しい性質は、エキゾチックな量子相と電磁気を探求するための有望なプラットフォームとして機能する可能性があります。 (画像: Qiong Ma、ボストン大学) この研究結果は、研究チームが二重トポロジカル絶縁体または二重量子スピンホール絶縁体と呼んでいる新しい効果を導入している、と馬氏は述べた。 TaIrTeと呼ばれる結晶質材料の非常に薄い二次元層4タンタル、イリジウム、テルルから作られたこの物質は、BC州、MIT、ハーバード大学、UCLA、テキサスA&M、テネシー大学、シンガポールの南洋理工大学、中国科学院、日本の国立科学院の科学者チームが注目した。材料科学研究所。各レイヤーは 1 未満です ナノメートル 厚い - これは人間の髪の毛の 100,000 分の XNUMX 以上の薄さです。これらの層、または「フレーク」は、材料科学で広く使用されているノーベル賞受賞技術である透明な粘着テープを使用した簡単な方法を使用して、大きな結晶から慎重に剥がされました。 「私たちの調査は、これらの材料がどのように電気を通すかを理解することを目的としていました」と馬氏は語った。 「これらの材料の極小サイズを考慮して、私たちは高度な技術を採用しました。 ナノファブリケーション 技術を含む フォトリソグラフィー & 電子ビームリソグラフィー、ナノサイズの電気接点を確立します。」マー氏は、このプロジェクトの主な目的は、最も薄いTaIrTeを示唆する理論的予測をテストすることであると述べた。4 この層は、量子スピンホール絶縁体としても知られる二次元トポロジカル絶縁体として機能します。これは、その内部が絶縁されており、電気がエネルギー損失なくその境界に沿って流れる新しい材料です。このユニークな組み合わせにより、これらの材料は、次世代のエネルギー効率の高い電子デバイスの開発を目指す研究者の注目の的となっています。ゲート電圧と呼ばれる特定のパラメータの操作を通じて、チームは TaIrTe を発見しました。4マー氏は、2つの異なるトポロジー状態の間の遷移について述べた。どちらの場合も、材料はその内部でゼロの導電性を示しますが、その境界は導電性を維持します。体系的な実験および理論的研究を通じて、これら 2 つのトポロジカル状態は異なる起源に由来することが判明しました。この発見は理論的な予測を上回り、科学者らを驚かせた。 「通常、材料に電子を追加すると、電荷キャリアまたは電気キャリアの数が増えるため、その導電率が増加します」とマー氏は述べた。 「当初、私たちのシステムは予想どおりに動作し、電子が追加されると導電性が高まりました。しかし、ある点を超えると、より多くの電子を追加すると、予想外に内部が再び絶縁状態になり、境界のみでエネルギー損失なく電気伝導が起こり、内部に電子が存在しない開始点とまったく同じトポロジカル絶縁相になります。第 2 のトポロジカル絶縁段階へのこの移行はまったく予想外でした。」マー氏は、今後の発見作業には、次のような他の専門技術に熟練したグループとの協力が含まれると述べた。 ナノスケール 画像プローブを使用して、予期しない動作をさらに理解します。 「我々はまた、すでに優れた無散逸トポロジカル伝導を改善するために、材料の品質を改良することに重点を置きます」とマー氏は述べた。 「さらに、私たちはこの新しい材料に基づいてヘテロ構造を構築し、さらに興味深い物理的挙動を解明する予定です。」
ボストン大学の物理学者Qiong Ma氏率いる国際チームは、単一原子の厚い結晶を研究し、TaIrTeを発見した4絶縁と伝導という 2 つの異なるトポロジー状態間の遷移。この材料は内部では電気伝導性がゼロですが、その境界は導電性を維持します。研究チームの調査により、2 つのトポロジー状態は異なる起源から生じていることが判明しました。この新しい性質は、エキゾチックな量子相と電磁気を探求するための有望なプラットフォームとして機能する可能性があります。 (画像: Qiong Ma、ボストン大学) この研究結果は、研究チームが二重トポロジカル絶縁体または二重量子スピンホール絶縁体と呼んでいる新しい効果を導入している、と馬氏は述べた。 TaIrTeと呼ばれる結晶質材料の非常に薄い二次元層4タンタル、イリジウム、テルルから作られたこの物質は、BC州、MIT、ハーバード大学、UCLA、テキサスA&M、テネシー大学、シンガポールの南洋理工大学、中国科学院、日本の国立科学院の科学者チームが注目した。材料科学研究所。各レイヤーは 1 未満です ナノメートル 厚い - これは人間の髪の毛の 100,000 分の XNUMX 以上の薄さです。これらの層、または「フレーク」は、材料科学で広く使用されているノーベル賞受賞技術である透明な粘着テープを使用した簡単な方法を使用して、大きな結晶から慎重に剥がされました。 「私たちの調査は、これらの材料がどのように電気を通すかを理解することを目的としていました」と馬氏は語った。 「これらの材料の極小サイズを考慮して、私たちは高度な技術を採用しました。 ナノファブリケーション 技術を含む フォトリソグラフィー & 電子ビームリソグラフィー、ナノサイズの電気接点を確立します。」マー氏は、このプロジェクトの主な目的は、最も薄いTaIrTeを示唆する理論的予測をテストすることであると述べた。4 この層は、量子スピンホール絶縁体としても知られる二次元トポロジカル絶縁体として機能します。これは、その内部が絶縁されており、電気がエネルギー損失なくその境界に沿って流れる新しい材料です。このユニークな組み合わせにより、これらの材料は、次世代のエネルギー効率の高い電子デバイスの開発を目指す研究者の注目の的となっています。ゲート電圧と呼ばれる特定のパラメータの操作を通じて、チームは TaIrTe を発見しました。4マー氏は、2つの異なるトポロジー状態の間の遷移について述べた。どちらの場合も、材料はその内部でゼロの導電性を示しますが、その境界は導電性を維持します。体系的な実験および理論的研究を通じて、これら 2 つのトポロジカル状態は異なる起源に由来することが判明しました。この発見は理論的な予測を上回り、科学者らを驚かせた。 「通常、材料に電子を追加すると、電荷キャリアまたは電気キャリアの数が増えるため、その導電率が増加します」とマー氏は述べた。 「当初、私たちのシステムは予想どおりに動作し、電子が追加されると導電性が高まりました。しかし、ある点を超えると、より多くの電子を追加すると、予想外に内部が再び絶縁状態になり、境界のみでエネルギー損失なく電気伝導が起こり、内部に電子が存在しない開始点とまったく同じトポロジカル絶縁相になります。第 2 のトポロジカル絶縁段階へのこの移行はまったく予想外でした。」マー氏は、今後の発見作業には、次のような他の専門技術に熟練したグループとの協力が含まれると述べた。 ナノスケール 画像プローブを使用して、予期しない動作をさらに理解します。 「我々はまた、すでに優れた無散逸トポロジカル伝導を改善するために、材料の品質を改良することに重点を置きます」とマー氏は述べた。 「さらに、私たちはこの新しい材料に基づいてヘテロ構造を構築し、さらに興味深い物理的挙動を解明する予定です。」
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- 情報源： https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64953.php
