Ipinapaliwanag ng Bagong Modelo ang Mga Materyal ng Quantum na 3D

Ang figure ay nagpapakita ng mga electron sa isang topological dami ng metal na naghihintay na mai-aktibo ng isang magnetic field. Kapag nagsimula silang lumipat, sinusundan nila ang isang paitaas na helical spiral, hindi katulad ng dating iminungkahing larawan ng mga electron na gumagalaw sa mga bilog sa isang dalawang-dimensional na eroplano. Lumilikha ito ng isang espesyal na epekto na ang batayan ng nangangako ng mga topological phenum phenomena.

Ang mga siyentipiko mula sa Cluster ng Kahusayan ct.qmat – Pagkumplikado at Topolohiya sa Quantum Matter Bumuo sila ng isang bagong pag-unawa sa kung paano kumilos ang mga electron sa malakas na mga magnetic field. Inilalarawan ng kanilang mga resulta ang mga sukat ng mga de-kuryenteng alon sa mga materyales na tatlong-dimensional na tumuturo sa kabuuan na epekto ng Hall, isang kababalaghan na nauugnay lamang sa dalawang-dimensional na riles. Ang bagong 3D effect na ito ay maaaring maging batayan para sa mga topological phenum phenomena, na pinaniniwalaan na partikular na matatag, at sa gayon ay maaaring maging promising mga kandidato para sa napakalakas na mga teknolohiya ng kabuuan. Ang mga resulta ay nai-publish sa science journal. Komunikasyon sa Kalikasan.

Sinabi ni Dr. Tobias Meng at Dr. Si Johannes Gooth ay mga mananaliksik ng maaga sa karera sa Würzburg-Dresdner Cluster ng Kahusayan. ct.qmat Pagsasaliksik ng mga topological dami ng materyales mula pa noong 2019. Kalikasan topological metal zirconium pentatelluride (ZrTe) ng mga electron5) gumagalaw lamang sa dalawang-dimensional na eroplano, kahit na ang materyal ay tatlong-dimensional. Samakatuwid nagsimula sina Meng at Gooth ng kanilang sariling pagsasaliksik at mga eksperimento sa materyal na ZrTe.5. Si Meng mula sa Technische Universität Dresden (TUD) ay bumuo ng teoretikal na modelo, Gooth mula sa Max Planck Institute para sa Chemical Physics of Solids na dinisenyo ang mga eksperimento. Ang pitong mga sukat na may iba’t ibang mga diskarte ay laging humantong sa parehong resulta.

Mga elektron na naghihintay sa kanilang oras

Ang pagsasaliksik ni Meng at Gooth ay nagpinta ng isang bagong larawan kung paano gumagana ang epekto ng Hall sa mga three-dimensional na materyales. Naniniwala ang mga siyentista na ang mga electron ay gumagalaw kasama ang mga three-dimensional na landas sa metal, ngunit ang mga de-koryenteng transportasyon ay maaari pa ring lumitaw sa dalawang sukat. Sa topological metal zirconium pentatelluride posible ito dahil ang ilan sa mga electron ay naghihintay pa rin upang maisaaktibo ng isang panlabas na magnetic field.

“Ang paraan ng paggalaw ng mga electron ay pare-pareho sa lahat ng aming mga sukat at katulad sa alam mula sa two-dimensional na dami ng Hall effects. Ngunit sa halip na mapigilan ng isang pabilog na paggalaw sa mga eroplano, ang aming mga electron ay umaakyat paitaas sa mga spiral. Nakakatuwa ito para sa ipinanukalang ang mga sitwasyon dahil sa dami ng Hall effect at kung ano ang nangyayari sa materyal na ZrTe. ay isang pagkakaiba.5,”Komento ni Meng sa pagbuo ng kanilang bagong modelo ng pang-agham. “Gumagana lang ito dahil hindi lahat ng mga electron ay gumagalaw sa lahat ng oras. Ang ilan ay mananatili pa rin na parang sila ay nakapila. Nagiging aktibo lamang sila kapag ang isang panlabas na magnetic field ay inilalapat.”

Pinatunayan ng mga eksperimento ang modelo

Para sa kanilang eksperimento, pinalamig ng mga siyentista ang topological quantum material hanggang -271 degree. Centigrade at naglapat ng isang panlabas na magnetic field. Pagkatapos ay gumawa sila ng mga sukat na elektrikal at thermoelectric sa pamamagitan ng pagpapadala ng kasalukuyang sa pamamagitan ng sample, sinuri ang mga magnet na katangian ng materyal, sinuri ang mga thermodynamics nito, at inilapat ang ultrasound. Gumamit pa sila ng X-ray, Raman at electronic spectroscopy upang tingnan ang panloob na paggana ng materyal. “Gayunpaman, wala sa aming pitong pagsukat ang nagpapahiwatig na ang mga electron ay lumilipat lamang sa dalawang sukat,” paliwanag ni Meng, pinuno ng TUD Quantum Design Emmy Noether na pangkat at pinuno ang teoretista sa kasalukuyang proyekto. “Ang aming modelo ay talagang nakakagulat na simple ngunit perpektong nagpapaliwanag ng lahat ng pang-eksperimentong data.”

Tingnan ang mga topological dami ng materyales sa 3D

Ang Nobel laureate kuantum Hall effect ay natuklasan noong 1980 at inilalarawan ang sunud-sunod na pagpapadaloy ng kasalukuyang sa isang metal. Ito ay isang pundasyon ng topological physics, isang patlang na nakakita ng paggulong mula pa noong 2005 dahil sa mga pangako ng 21 para sa mga functional material.Santo siglo Gayunpaman, hanggang ngayon, ang epekto sa kabuuan ng Hall ay naobserbahan lamang sa dalawang-dimensional na metal.

Ang mga pang-agham na resulta ng kasalukuyang publication ay nagpapalawak ng pag-unawa sa kung paano kumilos ang mga three-dimensional na materyales sa mga magnetic field. Nilalayon ng mga kasapi ng cluster na Meng at Gooth na kunin ang bagong direksyong ito ng pagsasaliksik: “Talagang nais naming siyasatin ang pag-uugali ng buntot ng mga electron sa mga 3D na metal nang mas detalyado,” sabi ni Meng.

Mga contact

Kasama sa mga miyembro ng pangkat ng pagsasaliksik ng Quantum Design ng Tobias Meng sa TUD, ang publikasyon ay pinangunahan ng mga siyentista mula sa koponan ni Johannes Gooth sa Max Planck Institute para sa Chemical Physics of Solids. Ginawa ang mga sukat ng ultrasound Helmholtz Center Dresden-Rossendorf.

Sanggunian: S. Galeski, T. Ehmcke, R. Wawrzyńczak, PM Lozano, K. Cho, A. Sharma, S. Das, F. Küster, P. Sessi, “Pinagmulan ng quasi-dami na epekto ng Hall sa ZrTe5”, M. Brando, R. Küchler, A. Markou, M. König, P. Swekis, C. Felser, Y. Sassa, Q. Li, G. Gu, MV Zimmermann, O. Ivashko, DI Gorbunov, S. Zherlitsyn, T. Förster, SSP Parkin, J. Wosnitza, T. Meng at J. Gooth, 27 Mayo 2021, magagamit Komunikasyon sa Kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23435-y

Itakda ng Kahusayan ct.qmat

Itakda ang Kahusayan ct.qmat – Pagkumplikado at Topolohiya sa Quantum Matter Ito ay isang pinagsamang pakikipagtulungan sa pananaliksik mula pa noong 2019 ni Julius-Maximilians- Universität Würzburg at Technische Universität (TU) Dresden. Mahigit sa 250 mga siyentipiko mula sa 33 mga bansa at apat na mga kontinente ang nagsasaliksik ng mga topological dami ng materyales na nagsisiwalat ng nakakagulat na mga phenomena sa ilalim ng matinding kondisyon tulad ng ultra. -Mababang temperatura, mataas na presyon o malakas na magnetic field. Ang paggawa ng mga espesyal na tampok na ito na magagamit sa ilalim ng pang-araw-araw na mga kundisyon ay magiging batayan para sa mga rebolusyonaryo na dami ng chips at mga bagong uri ng mga teknikal na aplikasyon. Ang Excellence Cluster ay pinondohan sa ilalim ng Estratehiya para sa Kahusayan ng pederal at estado ng mga pamahalaan.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.