【拓撲電子達成下一步】

江南布衣

【拓撲電子達成下一步】

 

 

電子走出去

物理學家在美國已經表明，在電子拓撲表面狀態保持高導電性，儘管存在表面缺陷。

 

實驗證實了有關該問題的關鍵預測的電子表面上的“拓撲絕緣體“ -一個新發現的物質狀態，它具有一個豐富的新的物理，並可能有實際應用在電子和量子計算。

 

拓撲絕緣體有很大的興趣，凝聚態物理，因為他們不尋常的傳導性能。

 

雖然電力並不順暢地從這些材料的大部分- 因此他們的名字-流動的電流以及在表面上。

 

拓撲絕緣體，因此可以用來作為導線的超薄電子設備，甚至可能海港新類型的準粒子是不敏感的環境噪聲，量子計算機的困擾。

 

奇怪的性質拓撲絕緣體出現，因為其形狀- 或拓撲- 對電子能帶使得它不可能對表面電子散射。

 

如果是這樣的電子晶體表面上的梯田與連續原子台階，理論預言，電子會不會被分散，如果旅遊垂直的步驟。

 

這不像電子對金屬表面正常，這反映強烈的步驟。

 

 

在梯田

阿里Yazdani和同事在普林斯頓大學成立了以測試這項預測通過研究電子在表面上的單晶銻。

 

銻是一種半金屬，因此不是嚴格意義上的真正的拓撲絕緣體，但它確實有拓撲表面態。

 

研究小組通過將一開始銻晶體在超高真空室，在那裡它是一個乾淨的切割揭露梯田表面。

 

該樣本是然後冷卻到4 K和其表面進行了分析用掃描隧道顯微鏡（STM ） 。

 

這些 STM措施的電子能態密度的表面上。

 

這些電子往往只限於個別梯田和他們的能量狀態，根本的解決這一問題的本科經典量子物理學 -粒子在一個盒子裡。

 

 

一半一半

但是，由於電子存在於拓撲狀態，他們可以“洩漏“出的梯田，如果他們正在垂直於一個步驟。

 

這洩漏擴大粒子在- a - Box的能量狀態，可以看到在掃描隧道顯微鏡圖像。

 

通過測量其寬度， Yazdani和團隊計算出電子在表面態拓撲轉發跨一步邊緣約 50 ％的時間，反映了另外50 ％。相比之下，其他類似的實驗都使用了正常的金屬，如銅有有效的零傳動跨一步的邊緣。

 

據Yazdani ，傳輸是不是100 ％，因為銻的電子態複雜得多拓撲表面狀態對其他材料。

 

運輸拓撲表面電子也取決於他們的自旋方向- 在銻的能帶結構和自旋屬性，這樣既可以在表面電子的傳輸通過，反映的缺陷。

 

在其他材料，反射可以完全禁止。

 

 

重要特點

事實上，能夠同時測量傳輸和反射是一個重要特徵實驗。

 

儘管掃描隧道顯微鏡技術，工程非常不錯的銻， Yazdani指出，這是不恰當的研究表面拓撲絕緣體的一些其他地方很少有反映

 

這項工作報告 性質。

 

關於作者

麥約翰斯頓 是主編 physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/43203