2019年3月21日
拓扑材料拥有非凡,def亚博网站下载ect-resistant属性和预期是用于量子计算、光学、电子等领域。现在,这些所谓的实现在材料发现材料暴露了一个新的领域。亚博网站下载
螺旋,手性含铑和硅的晶体结构。(图片来源:哈桑实验室/普林斯顿大学)
到目前为止,许多强烈研究拓扑材料被认为是拓扑绝缘体。亚博网站下载预计他们的表面导电的最小阻力,有点类似于超导体但没有异常寒冷的温度的必要性,而当前并不是由他们的内部,也就是所谓的“散装”材料。
现在,一个研究小组的工作劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的美国能源部已经确定了最强大的拓扑导体迄今为止,薄晶体样品的形式有一个旋转楼梯的结构。研究者的研究晶体,称为拓扑手性晶体,已经发表在3月20日th、2019年版的《华尔街日报》自然。
这项新研究的焦点是螺旋状的,或dna片段像螺旋结构,在薄薄的水晶样品。这个结构显示一个手性或“偏手性”,因为一个人可以是左撇子或右撇子,右手是左手的镜像。在某些情况下,可以翻手性属性,类似于一个右撇子的人成为一个左撇子的人。
我们本质上是在这个新的工作证明这是一种新的量子物质的状态,这也是展示近理想拓扑表面属性,成为晶体结构的手性的结果。
访问教师科学家m . Zahid哈桑、材料科学部门,伯克利实验室。亚博网站下载亚博老虎机网登录
哈桑是一个拓扑材料先驱领导理论和实验的材料。亚博网站下载他也是希金斯普林斯顿大学物理学教授。
一个属性定义拓扑conductivity-which与材料表面的导电性要大约100倍的以前发现拓扑金属。
称为表面费米弧,这个属性在x射线实验中曾发现在伯克利实验室的先进光源(ALS)的帮助下一个方法称为光电发射光谱。同步加速器,ALS¸产生强大的亮光从红外线到高能X-rays-for许多数量的并发实验。
拓扑是一种经过验证的相关数学概念的保存对象的几何属性即使对象是畸形的或在其他礼仪。几个实验使用的3 d电子材料,如识别拓扑行为在材料的电子结构,是实现只有在过去的10年里,与伯克亚博网站下载利实验室的早期和持续的贡献。
经过超过12年的研究在物理拓扑和材料,我相信这只是冰山的一角。亚博网站下载根据我们的测量,这是最健壮的、拓扑保护导体金属,有人发现它带我们走进一个新领域。
访问教师科学家m . Zahid哈桑、材料科学部门,伯克利实验室。亚博网站下载亚博老虎机网登录
“拓扑保护”一词意味着材料的某些属性始终不变即使材料问题是不完美的。同样的质量也加强未来潜在的可制造性和实际应用等各种材料。亚博网站下载
普林斯顿大学研究员Ilya Belopolski参加实验和理论工作,观察到一个特别有趣的属性的分析晶体,包含rhodium-silicon和cobalt-silicon晶体,是他们有能力创建一个固定的电流强度当光照亮。
我们之前理论显示为基础材料的电子性质,我们已经观察到电流将会固定在特定的值。不管多大的样本,或如果它是脏的。这是一个普遍的价值。这是惊人的。应用程序的性能将是相同的。
Ilya Belopolski,研究员,普林斯顿大学。
在早期的实验在肌萎缩性侧索硬化症,哈桑的小组展示了新形式的存在类型的无质量的粒子称为费米子,目前理论上存在了大约85年。yabo214
人工晶体的半金属,称为钽砷化物,新形式包含费米子,这显示晶体中的某些类似的电子所观察到的属性应用于新的研究,但缺乏他们手性属性。半金属材料是一组包含一些非金属和金属特性。亚博网站下载
”我们之前工作外尔半金属的研究铺平了道路拓扑导体,”哈桑说。
在2017年11月进行的一项研究关注这些不寻常的材料周围的概念,哈桑的小组估计,电子rhodium-silicon以及大量相关材料表现,而独特的方式。亚博网站下载
是预测的团队内部的material-elucidated electrons-eyabo214volved像质量的整体运动电子和应该像放缓,三维(3 d)光粒子,用明确的手性或偏手性属性不同于石墨烯或拓扑绝缘体。
此外,10月1日报道团队的计算圣,2018年自然材料亚博网站下载日报》提出,在晶体中,电子会集体充当如果他们在他们的运动磁单极子。磁单极子是理论的粒子有一个磁极,类似于地球缺乏一个南极可以独立于北极的转yabo214变。
哈桑观察到这种非凡的拓扑行为分回到晶体样品的自然手性;这个示例生成一个螺旋状的或螺旋电子结构,指出在实验。
许多已经准备好的几家国际来源分析样品,含有晶体测量周围几毫米。晶体的特性是由哈桑的团队在普林斯顿大学的实验室拓扑量子物质和先进的光谱应用低温扫描隧道显微镜,它能够扫描样品在原子尺度。样品随后被发送到伯克利实验室。
在ALS的样本研究之前,他们受到伯克利国家实验室的专业抛光处理的纳米科学研究facility-Molecular铸造。亚博老虎机网登录根据泰勒科克伦和丹尼尔·桑切斯,普林斯顿大学的研究人员的研究、样本等类型的分析通常是破碎的,或“裂解”,所以他们平在原子水平。
然而,在这种情况下,晶体债券极强的晶体具有立方形状。因此,团队成员与分子铸造员工放电高能氩原子晶体样品的平面化和清洁。这之后,样本再结晶和抛光所有通过加热过程。
肌萎缩性侧索硬化症,两个不同的x射线beamlines-Beamline 10.0.1和Beamline 4.0.3-were被研究者用来暴露的旋转和电子晶体样品的特征。
由于晶体中的电子行为样本似乎模仿的手性结构的晶体,有许多其他途径去探索,例如,测试是否可以在其他类型的传播超导材料拓扑导体,哈桑。亚博网站下载
这可能会导致一种新型超导体,或者探索新的量子效应。有可能有手性拓扑超导体吗吗?
访问教师科学家m . Zahid哈桑、材料科学部门,伯克利实验室。亚博网站下载亚博老虎机网登录
此外,而拓扑特征cobalt-silicon和rhodium-silicon晶体在新的研究中被认为是完美的,许多其他材料已确定可能检查来评估他们的潜力更好的性能在实际应用中,哈桑。亚博网站下载
”原来相同的物理也可能意识到其他化合物在未来更适合的设备,”他说。
”这是一个巨大的满足感,当你预测异国情调和它也出现在实验室实验。”哈桑说,他的团队之前的成功在评估材料的拓扑性质。亚博网站下载”与明确的理论预测,结合理论和实验发展前沿的知识”。
分子的铸造和先进光源能源部科学办公室用户设备。亚博老虎机网登录
这项研究还包括来自路易斯安那州立大学的研究人员;Rigetti量子计算;北京大学量子物质的协同创新中心,在中国和中国科学院大学的;亚博老虎机网登录台湾中央研究院,国立成功大学;马克斯·普朗克化学物理研究所的固体在德国。
这项研究是由美国能源部科学办公室,中国国家自然科学基金、国家重点研发项目,中国科学院的主要研究项目,台湾中央研究院的创新材料和分析技术勘探亚博老虎机网登录项目,科技部在台湾的年轻学者奖学金计划,在台湾国立成功大学,国家理论科学中心在台湾,伦理委员会先进格兰特,米勒和加州大学伯克利分校的基础研究在科学研究所的访问米勒教授。亚博网站下载
这个动画显示了费米弧状态形成螺旋结构在晶体材料,作为拓扑导体。(来源:哈桑实验室/普林斯顿大学)