Engineering elektronveje i 2-D topologiske isolatorer

I en nylig artikel offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve et forskningssamarbejde har rapporteret ny indsigt i den elektroniske ledning og interferens på 2-D topologiske isolatorer-en eksotisk form for isolator, der kun leder ved kanten, og som kunne være nøglen til udviklingen af ​​en ny generation af elektroniske enheder.

I årtier, isolerende materialer blev anset for at være et kedeligt emne fra et elektronisk synspunkt, da elektroner er ubevægelige og ikke kan bidrage til elektrisk ledning. For nylig, forskere foreslog en anden klasse isolator og fandt den eksperimentelt. De kaldes "topologiske isolatorer, "da deres elektroniske struktur matematisk kan klassificeres anderledes end konventionelle isolatorer.

En fascinerende egenskab ved topologiske isolatorer er, at mens de forbliver isolerende i hovedparten, de er meget gode ledere i kanten. I de kanter, elektroner bevæger sig i kvantekanaler i begge retninger, som på en to-sporet motorvej. Også som en motorvej, U-sving er forbudt-elektroner på kanten kan ikke ændre retning uden at bryde reglerne. Anvendelsen af ​​et eksternt magnetfelt løfter dette forbud og tillader elektroner at dreje.

Den nyligt publicerede forskning afslører samspillet mellem kvantekanttilstande på tværs af et sidekryds i en HgTe -kvantebrønd, en kanonisk 2-D topologisk isolator. Ud fra deres resultater, forskerne hentede ny information om de grundlæggende egenskaber ved topologiske kanttilstande og foreslåede strategier til at finjustere deres interaktion.

"I vores arbejde, vi testede konsekvenserne af elektron U-sving i ledningen af ​​vores enheder. Vi viste også, hvordan under visse omstændigheder, elektroner, der får lov til at dreje, ser ud til at gøre det på en ordnet måde, som i en slags rundkørsel, genererer en konstruktiv interferens, ”Forklarer Calvo.

Dette arbejde bidrager med ny indsigt i kanttilstandernes grundlæggende egenskaber og deres ledningsegenskaber i 2-D-topologiske isolatorer. Sådanne forslag til at kontrollere egenskaberne og interaktionerne mellem disse tilstande er nøgleord for deres anvendelse i udviklingen af ​​en ny generation af elektroniske enheder baseret på kvantefundamentale egenskaber af materialer.