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为更节能j9游会真人游戏第一品牌材料研发奠定基础 拓扑绝缘体内奇异j9游会真人游戏第一品牌效应室温下首现

发布时间:2022-10-28 来源:青瞳视角

  据《自然·材料》杂志10月封面文章,美国科学家在研究一种铋基拓扑材料时,首次在室温下观察到了拓扑绝缘体内的独特j9游会真人游戏第一品牌效应,有望为下一代j9游会真人游戏第一品牌技术,如能效更高的自旋电子技术的发展奠定基础,也将加速更高效且更“绿色”j9游会真人游戏第一品牌材料的研发。

  拓扑绝缘体是一种特殊的材料,内部的电子不能自由移动,因此不导电,是绝缘体,但边缘的电子可以自由移动,这意味着这些电子可导电。此外由于拓扑结构,沿边缘流动的电子不会受到缺陷或变形的阻碍,因此这种材料不仅有可能改进现有技术,还能通过探测j9游会真人游戏第一品牌电子特性,加深人们对物质本身的理解。

  但迄今科学家们一直很难用这些材料制造功能器件,因为较高的温度会产生“热噪音”。温度升高,原子剧烈振动,从而破坏精细的j9游会真人游戏第一品牌系统,使j9游会真人游戏第一品牌态崩溃。特别是在拓扑绝缘体内,较高温度会造成绝缘体表面的电子侵入绝缘体内部,导致那里的电子开始传导,从而稀释或破坏特殊的j9游会真人游戏第一品牌效应。解决方法是将这些实验置于绝对零度(零下237.15摄氏度)附近,但创建和维护超低温环境成本高且会消耗大量能量。

  在最新研究中,普林斯顿大学扎希德·哈桑等人制造出了一种由溴化铋制成的新型拓扑绝缘体,这是一种无机晶体化合物,有时用于水处理和化学分析。研究发现,这一拓扑绝缘体的绝缘带隙超过200毫电子伏,足以克服“热噪音”,也不会破坏自旋轨道耦合效应和带反转拓扑。当通过亚原子分辨率扫描隧道显微镜观察时,研究人员观察到清晰的j9游会真人游戏第一品牌自旋霍尔边缘态,这是只在拓扑系统内存在的重要j9游会真人游戏第一品牌特性之一。

  研究人员相信,这一突破将为下一代j9游会真人游戏第一品牌技术的发展和应用奠定基础,也将加速更优异j9游会真人游戏第一品牌材料的开发。未来他们计划确定能否在室温下在其他拓扑材料内发现同样的j9游会真人游戏第一品牌效应,也希望在更高温度下开展此类实验。

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