Co z ferromagnetycznymi izolatorami topologicznymi?

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Ferromagnetyczne izolatory topologiczne miały stać się materiałami przyszłości. Niestety mimo wielu lat badań nie znalazły szerokiego praktycznego zastosowania. Teraz, dzięki badaczom z Cornell University i Brookhaven National Laboratory dowiadujemy się, że prace prowadzone na tych materiałach wprowadzają zaburzenia, które niszczą ich pożądane właściwości.

Izolatory topologiczne, to materiały, które są izolatorami wewnątrz, ale na powierzchni przewodzą prąd. To bardzo dziwaczne materiały, w których warstwa przewodząca ma grubość jednego atomu. Przez ponad pięć lat starano się wykorzystać te właściwości, ale bezskutecznie - mówi profesor J.C. Seamus Davis.

Teoretycy przewidywali, że izolatory topologiczne zostaną wykorzystane w przyszłości w wielu różnych urządzeniach, w tym w komputerach kwantowych, że za ich pomocą uda przeprowadzić eksperymenty pozwalające na badanie monopoli magnetycznych czy aksjonów. Zgodnie z wyliczeniami, do przeprowadzenia takich eksperymentów trzeba by wystawić elektrony w izolatorach topologicznych, na działanie silnego pola magnetycznego, które zamknęłoby je na pewnym poziomie kwantowej energii.

Praktycy, podążając za radą teoretyków, stworzyli izolatory topologiczne wzbogacone m.in. o chrom, dzięki czemu stały się one ferromagnetycznymi izolatorami topologicznymi. Niestety, w materiałach takich nie pojawiło się żadne z oczekiwanych zjawisk.

Naukowcy z Cornella i Brookhaven wykorzystali specjalnie zbudowany skaningowy mikroskop tunelowy, by przyjrzeć się elektronom w ferromagnetycznym izolatorze topologicznym zbudowanym z bizmutu, antymonu i telluru wzbogaconym o atomy chromu. Okazało się, że ruch elektronów po powierzchni przewodzącej bardzo różnił się w zależności od tego, w którym miejscu był badany. Odpowiedzialne za to były atomy chromu, które miały dać założony przez teoretyków efekt. To właśnie one niszczyły egzotyczny stan izolatorów topologicznych.

Naukowcy spekulują, że przyczyną takiego stanu rzeczy może być nieuporządkowanie atomów chromu. Niewykluczone zatem, że rozwiązaniem problemu byłoby stworzenie izolatora topologicznego i wzbogacenie go starannie ułożonymi atomami chromu. Innym rozwiązaniem może być poddanie izolatora działaniu silnego pola magnetycznego.

« powrót do artykułu