Šviesos sukeltų Weyl mazgų sukimas įjungia milžiniškas elektronų sroves – naudingas spintronikai ir kvantiniams kompiuteriams.

Šviesos sukeltų žaizdų taškų susidarymo schema ZrTe5 Dirac medžiagoje Jigang Wang ir bendradarbiai praneša, kad nuolatinis iškreiptas grotelių judėjimas naudojant lazerio impulsus, tokius kaip fonetinis jungiklis, gali valdyti lygtį. Krištolo inversija matuoja ir sukuria milžiniškas mažos dispersijos sroves su puikia balistinis transportas, apsaugotas Weyl juostos topologijos. Kreditai: JAV energetikos departamentas, Ameso laboratorija.

JAV energetikos departamento Ameso laboratorijos mokslininkai ir Brookhaveno nacionalinės laboratorijos bei Alabamos universiteto Birmingeme bendradarbiai atrado naują šviesos sukeltą jungiklį, kuris suko medžiagos kristalinę gardelę: transformuodamas milžinišką, atrodytų, beveik nepaskirstytą elektronų srovę, atradimas pagaminti topologinių medžiagų kategorijoje, žadančioje spintroniką, tranzistorius, topologinius efektus ir Kvantinis kompiuteris.

Weyl ir Dirac pusmetiuose gali būti egzotinių ir beveik neišsklaidytų elektronų laidumo savybių, kurios išnaudoja unikalias kristalinės gardelės būsenas ir elektroninę medžiagų struktūrą, kuri apsaugo elektronus nuo to. Šie nenormalūs elektronų perdavimo kanalai, apsaugoti simetrija ir topologija, paprastai nepasitaiko įprastuose metaluose, pavyzdžiui, varyje. Po dešimtmečių trunkančios teorinės fizikos konteksto vis labiau domimasi gaminant, tyrinėjant, tobulinant ir kontroliuojant struktūrizuotas elektronines prietaisų savybes. Pavyzdžiui, norint plačiai pritaikyti kvantinius kompiuterius, reikia sukurti įrenginius, kuriuose trapi kvantinė būsena būtų apsaugota nuo purvo ir triukšmingos aplinkos. Vienas iš būdų tai pasiekti yra sukurti topologinį kvantinį skaičiavimą, kuriame kubitai būtų pagrįsti triukšmo ekranuota „simetriška“ neišsklaidyta srove.

„Optinis sukimas“, – sakė Ameso laboratorijos vyresnysis mokslininkas ir Ajovos valstybinio universiteto fizikos profesorius Jigangas Wangas, – šiam naujam valdymo principui nereikia elektrostatinių ar magnetinių laukų, jis siūlo daug didesnį greitį ir mažesnes energijos sąnaudas.

“Šis atradimas galėtų būti išplėstas įtraukiant naujus chiralinės fizikos ir paskirstyto energijos perdavimo kvantinio skaičiavimo principus, kurie galėtų atlikti daug greičiau, mažesnes energijos sąnaudas ir aukštesnę darbinę temperatūrą”, – sakė Liangas. Pasakė Ameso laboratorijos mokslininkas ir pirmasis autorius popierius.

Wangas, Luo ir jų kolegos tai pasiekė naudodami „Terahertz“. (Vienas trilijonas ciklų per sekundę) lazerinė spektroskopija, skirta ištirti ir pakišti šias medžiagas, kad būtų atskleistas simetriškas savybių perjungimo mechanizmas.

Šio eksperimento metu komanda modifikavo medžiagos elektroninės struktūros simetriją, naudodama lazerio impulsus, kad suktų kristalo gardelių išdėstymą. Šis maitinimo jungiklis suaktyvina „laukinį tašką“ medžiagoje, leidžiant elektronams veikti kaip masės neturinčios dalelės, galinčios perduoti reikiamą apsaugotą, mažai dispersišką srovę.

„Mes pasiekiame šią milžinišką neišsklaidos srovę, periodiškai judėdami atominę jėgą aplink pusiausvyros padėtis, kad sulaužytume kristalų inversijos simetriją“, – sakė fizikos profesorius, Alabamos Bermi universiteto prezidentas Iliasas Perakis. „Weyl valdymo principas. pusiau metalinis transportas ir ši šviesos skleidžiama topologija, atrodo, yra universali ir bus labai naudinga kuriant būsimus kvantinius kompiuterius ir elektroniką, naudojančią didelį greitį ir mažai energijos. “

“Tai, ko mums iki šiol trūko, yra mažas energijos suvartojimas ir greiti jungikliai, leidžiantys suaktyvinti ir valdyti šių medžiagų simetriją”, – sakė Qiang Li, Brookhaveno nacionalinės laboratorijos pažangių energetinių medžiagų grupės vadovas. Mūsų atidarymai atveria įdomią galimybę atlikti neišsklaidyta elektronų srovė, būsena, apsaugota topologinės struktūros, kuri nesusilpnėja ir nelėtėja pataikius į medžiagos trūkumus ir priemaišas.

Nuoroda: „Šviesos sukeltas fononinis simetriškas jungiklis ir milžiniškas difuzinis fotoelementas ZrTe.5Autoriai Liangas Luo, Di Chengas, Boqunas Songas, Lin-Linas Wangas, Chiragas Vaswani, PM Lozano, G.Gu, Chuankun Huangas, Richardas HJ Kimas, Zhaoyu Liu, Joong-Mok parkas, Yongxinas Yao, Kaimingas Ho, Iliasas E. Perakis , Qiang Li ir Jigang Wang 2021 m. Sausio 18 d. Natūrali medžiaga.
DOI: 10.1038 / s41563-020-00882-4

Fotosrovės ir lazerinės spektroskopijos eksperimentai bei modeliavimas buvo atlikti Ameso laboratorijoje. Mėginių sudarymą ir magnetinio transporto matavimus atliko Brookhaveno nacionalinė laboratorija. Duomenų analizę atliko Alabamos universitetas Birmingeme. Pirmojo principo skaičiavimą ir topologinę analizę atliko Topologinių semimetrų pažangos centras, Energetikos pasienio tyrimų centras, finansuojamas DOE mokslo biuro.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujos biologiškai įkvėptų, šviesą sugeriančių nanomedžiagų klasės sintezė

POSS-peptoido molekulės savaime susirenka į romboidinius nanokristalus. Paskola Stephanie King iliustracija Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinė laboratorija Gamtos įkvėpti Ramiojo vandenyno šiaurės...

Naujos priemonės, reikalingos augalų ligų prevencijai

Žiūrėkite užkrėstą kraują, kuris gali padėti apsaugoti maistą. Medžių ligos nesibaigia prie tautos sienų, o mylios vandenynų taip pat nesustabdo jų plitimo. Štai kodėl,...

Omega-3 derinimas su liaudies papildais gali pakenkti širdžiai

Gydytojai dažnai rekomenduoja omega-3, kurie padeda pacientams sumažinti cholesterolio kiekį ir pagerinti širdies sveikatą. Šie omega-3 gali būti iš riebių žuvų, tokių kaip...

Paviršių poveikis ploniems atominiams puslaidininkiams

Naudodami ultravioletinius spindulius, tyrėjai ištyrė 2-D puslaidininkių (violetinių) elektronines charakteristikas, nes duomenų žemėlapyje padidėja substrato sluoksnių (žalių) skaičius. Raudonas apskritimas žymi elektronines savybes, kurios...

Norėdami pagreitinti atradimą, didelio matmens infraraudonųjų spindulių mikroskopija išeina iš tinklelio

Plytelių rašto, naudojamo skenuoti C. elegans apvalųjį kirminą, pavyzdys. Netinklinis modelis suteikia atrankos algoritmui didesnį lankstumą greitai panaudojant dominančias sritis. Autoriai: Elizabeth...

Newsletter

Subscribe to stay updated.