Финские физики впервые воплотили в реальность квантовый материал, предсказанный более десяти лет назад

Отредактировано: Svitlana Velhush

Материал YouTubeYouTube может установить свои файлы cookie.
Открыть в YouTube

Физики из университетов Ювяскюля и Аалто в Финляндии создали двумерный топологический кристаллический изолятор — материал, о котором ученые мечтали больше десяти лет. Они вырастили атомарно тонкую пленку из двух слоев теллурида олова (SnTe) на подложке из диселенида ниобия (NbSe₂). Это первая экспериментальная реализация предсказанной структуры, и она открывает путь к квантовым устройствам, работающим при комнатной температуре.

Ключ к успеху — напряжение, возникающее из-за сжатия пленки подложкой. Именно оно стабилизирует топологическое состояние. В материале появляются пары проводящих краевых состояний, защищенных симметрией кристаллической решетки. Электроны движутся по краям без потерь, а внутри остается большая запрещенная зона шириной более 0,2 электрон-вольт.

Исследователи использовали молекулярно-лучевую эпитаксию и низкотемпературную сканирующую туннельную микроскопию, чтобы увидеть эти состояния с атомарной точностью. Квантово-механические расчеты подтвердили их топологическое происхождение. При этом краевые состояния можно настраивать, меняя деформацию — это дает практический способ управления электронными свойствами.

Большая ширина запрещенной зоны позволяет надеяться, что топологические свойства сохранятся даже при комнатной температуре. Материал может стать платформой для спинтроники и наноустройств будущего, где квантовые эффекты работают без криогенного охлаждения.

Соседние краевые состояния взаимодействуют через электростатические силы и квантовое туннелирование, что тоже удалось изучить. Команда под руководством доцента Кезилбейека Шавулиену в сотрудничестве с профессорами Петером Лильеротом и Хосе Ладо опубликовала результаты в Nature Communications.

Теперь у физиков есть реальный образец, который можно деформировать и настраивать — шаг к квантовой электронике, которая когда-нибудь окажется в наших гаджетах.

26 Просмотров

Источники

  • Physicists finally build a quantum material predicted more than a decade ago

Комментарии

Читайте больше статей по этой теме:

Вы нашли ошибку или неточность?Мы учтем ваши комментарии как можно скорее.