Ang Banayad na Baluktot ng Weyl Nodes ay Nagbubukas ng Giant Electron Kasalukuyang – Kapaki-pakinabang para sa Spintronics at Quantum Computing

Ang iskematika ng pagbuo ng mga light-source na Weyl spot sa isang Dirac na materyal ng ZrTe5. Inulat ni Jigang Wang at mga kasamahan kung paano tuloy-tuloy na baluktot ang paggalaw ng sala-sala, ibig sabihin, isang phononic switch, na may laser pulses ay maaaring makontrol ang kristal na pagbabalik simetrya at photogenerated higanteng mababang pagpapakalat kasalukuyang may isang pambihirang transportasyon ng ballistic na protektado ng sapilitan Weyl band topology. Kredito: Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos, Ames Laboratory

Ang mga siyentista sa Ames Laboratoryo ng Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos at kanilang mga katuwang sa Brookhaven National Laboratory at University of Alabama sa Birmingham ay natuklasan ang isang bagong switch na pinagmulan ng ilaw na yumuko sa salaming kristal ng materyal at binubuksan ang isang higanteng daloy ng mga electron na tila. magulo Ang pagtuklas ay ginawa sa isang kategorya ng mga topological na materyales na may mahusay na pangako para sa spintronics, topological effect transistors, at topological effect transistors. computing ng kabuuan.

Ang mga semi-metal na Weyl at Dirac ay maaaring magtaglay ng kakaibang, halos hindi nagkakalat na mga katangian ng pagpapadaloy ng electron na sinasamantala ang natatanging sitwasyon sa kristal na sala-sala at ang elektronikong likas ng materyal na sumasagip ng mga electron mula rito. Pinoprotektahan ng mahusay na proporsyon at topolohiya, ang mga maanomalyang electron electron transport channel na ito ay hindi karaniwang nakikita sa mga maginoo na metal tulad ng tanso. Matapos ang mga dekada ng paliwanag lamang sa konteksto ng teoretikal na pisika, mayroong lumalaking interes sa pagbuo, pagsasaliksik, pagpapabuti at pagkontrol sa mga topolohikal na protektadong katangian ng electronics para sa mga aplikasyon ng aparato. Halimbawa, ang malakihang pag-aampon ng computing kwantum ay nangangailangan ng pagtatayo ng mga aparato kung saan ang marupok na mga estado ng kabuuan ay protektado mula sa polusyon at maingay na mga kapaligiran. Ang isang diskarte upang makamit ito ay ang pagbuo ng topological quantum computing kung saan ang qubits ay batay sa “symmetry protektado” na hindi nagpapalaganap ng mga daloy ng kuryente na immune sa ingay.

“Ang light-induced lattice bending o isang phononic switch ay maaaring makontrol ang Crystal inversion symmetry at photogenerated higanteng electric current na may napakaliit na paglaban,” sabi ni Jigang Wang, senior scientist sa Ames Laboratory at propesor ng physics sa Iowa State University. “Ang bagong prinsipyo sa pagkontrol na ito ay hindi nangangailangan ng static na kuryente o mga magnetic field at mayroong mas mataas na bilis at mas mababang mga gastos sa enerhiya.”

“Ang paghahanap na ito ay maaaring mapalawak sa isang bagong alituntunin ng computing ng kabuuan batay sa chiral physics at paglipat ng walang enerhiya na paglaganap, na maaaring maghimok ng mas mabilis na bilis, babaan ang mga gastos sa enerhiya, at mas mataas na temperatura ng pagpapatakbo.” Si Liang Luo, isang siyentista sa Ames Laboratory at ang unang may-akda ng artikulo, ay nagsabi.

Si Wang, Luo, at ang kanilang mga kasamahan ay nakamit ito upang pag-aralan ang mga materyal na ito gamit ang terahertz (isang trilyong cycle bawat segundo) laser light spectroscopy at idikta sila upang ibunyag ang mga mekanismo ng pagbabago ng simetrya ng kanilang mga pag-aari.

Sa eksperimentong ito, binago ng koponan ang mahusay na proporsyon ng elektronikong istraktura ng materyal sa pamamagitan ng paggamit ng mga pulso ng laser upang yumuko ang pattern ng mala-kristal na lattice. Ang switch ng ilaw na ito ay nagpapagana ng “Weyl point” sa materyal, na nagiging sanhi ng pag-uugali ng mga electron tulad ng mga walang sangkap na partikulo na may kakayahang dalhin ang kalasag, hinahangad na mababang pagpapakalat na hinahangad.

“Nakamit namin ang napakalaking walang pag-agos na daloy na ito sa pamamagitan ng pagmamaneho ng mga pana-panahong paggalaw ng mga atomo sa paligid ng mga posisyon ng balanse upang masira ang simetriko ng inversion na kristal,” sabi ni Ilias Perakis, propesor ng pisika at pinuno ng upuan sa Unibersidad ng Birmingham Alabama. “Ang light source na ito ng Weyl semi-metal transport at topology control na prinsipyo ay tila unibersal at magiging kapaki-pakinabang sa hinaharap na computing ng kabuuan at pagbuo ng electronics na may mataas na bilis at mababang pagkonsumo ng enerhiya.”

“Ang nawawala sa ngayon ay isang mababang enerhiya at mabilis na paglipat upang mahimok at makontrol ang mahusay na proporsyon ng mga materyal na ito,” sabi ni Qiang Li, pinuno ng pangkat ng Brookhaven National Laboratory Advanced Energy Materials Group. “Ang aming pagtuklas ng light symmetry key ay nag-aalok ng isang kamangha-manghang pagkakataon na dalhin ang kasalukuyang di-nagkakalat na elektron, isang estado na napangalagaan nang topologically na hindi nagpapahina o nagpapabagal kapag sinaktan ng mga di-kasakdalan at mga impurities sa materyal.”

Sanggunian: “Lumipat na light-induced phononic symmetry switch sa ZrTe at higanteng emission-free topological photocurrent5Liang Luo, Di Cheng, Boqun Song, Lin-Lin Wang, Chirag Vaswani, Punong Ministro Lozano, G. Gu, Chuankun Huang, Richard HJ Kim, Zhaoyu Liu, Joong-Mok Park, Yongxin Yao, Kaiming Ho, Ilias E. Perakis , Qiang Li at Jigang Wang, Enero 18, 2021, Mga Kagamitan sa Kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41563-020-00882-4

Ang mga eksperimento ng Terahertz photocurrent at laser spectroscopy at pagbuo ng modelo ay isinagawa sa Ames Laboratory. Ang mga pagsukat ng sampol at pagsukat ng magneto-transport ay ginawa ng Brookhaven National Laboratory. Ang pagtatasa ng data ay ginawa ng University of Alabama sa Birmingham. Ang unang mga kalkulasyon ng prinsipyo at pagsusuri sa topological ay isinagawa ng Center for Advancement of Topological Semi-Metals, isang Energy Frontier Research Center na pinondohan ng DOE Office of Science.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.