Lille slæbebåd udløser kryogene strømme

Forskere har fundet ud af, at en lille strækning er nok til at frigøre de eksotiske elektriske egenskaber af en nyopdaget topologisk isolator, ophævelse af en adfærd, der tidligere var låst inde ved kryogene temperaturer.

Sammensætningen, kaldet samarium hexaborid, er blevet undersøgt i årtier. Men for nylig har det nydt en bølge af fornyet interesse, da videnskabsmænd først forudsagde og derefter opdagede, at det var en ny type topologisk isolator - et materiale, der forviser elektriske strømme fra dets indre og tvinger dem til at rejse langs dens periferi. Denne adfærd viser sig kun ved omkring 4 grader over det absolutte nulpunkt, selvom, forpurre potentielle applikationer.

Nu, eksperimentalister ved University of California, Irvine (UCI), arbejder med JQI Fellow Victor Galitski og tidligere JQI postdoc-forsker Maxim Dzero (nu ved Kent State University), har fundet en måde at aktivere samariumhexaborids kryogene adfærd ved meget højere temperaturer. Ved at strække små krystaller af metallet med mindre end en procent, holdet var i stand til at spotte signaturoverfladestrømmene af en topologisk isolator ved 240 K (minus 33 C) - næsten stuetemperatur og, i hvert fald, langt fra 4 K. Strømmen vedblev endda, når belastningen var fjernet.

Deres teknik, som for nylig blev rapporteret i Naturmaterialer , bruger piezoelektriske elementer, der bøjes, når de tilføres en elektrisk strøm. Ved at suspendere en prøve af samariumhexaborid mellem to titaniumstøtter og trække på den ene side, forskere kunne måle krystallens elektriske egenskaber for forskellige temperaturer og mængder af stræk.

Sidste år, Galitski samarbejdede med den samme eksperimentelle gruppe ved UCI og opdagede en potentiel anvendelse for samariumhexaborids usædvanlige overfladestrømme. De fandt ud af, at at holde en lille krystal ved en fast spænding kunne producere oscillerende strømme på dens overflade. Sådanne tick-tock-signaler er kernen i moderne digital elektronik, men de kræver typisk ure, der er meget større end krystallerne i mikronstørrelse.

Det nye resultat kan gøre sådanne applikationer mere sandsynlige, og det kunne endda opnås uden nogen piezo-elementer. Det kan være muligt at dyrke samariumhexaborid som en tynd film oven på et andet materiale, der naturligt ville få det til at strække sig, siger forskerne.