Ny metode til at analysere spredningskurven for topologiske isolatorer

Topologiske isolatorer er nye materialer, der er blevet undersøgt af mange forskningsgrupper rundt om i verden i mere end 10 år. Den største fordel ved sådanne materialer er tilstedeværelsen af ​​dissipationsløse tilstande ved prøvegrænsen under visse symmetriforhold, mens bulkmaterialet bevarer egenskaberne som en isolator. I lyset af disse egenskaber, det er håbet, at topologiske isolatorer kan bruges i avancerede kommunikations- og informationsbehandlingssystemer, såvel som i kvanteberegning.

Mange egenskaber ved topologiske isolatorer er efterhånden blevet godt beskrevet teoretisk, og nogle af dem er blevet verificeret eksperimentelt. De grundlæggende egenskaber, der stadig kræver omfattende verifikation, omfatter formen af ​​energidissipationskurven for kanttilstandene i en topologisk isolator, afhængig af deres kvasimomentum komponenter.

Loven beskrevet af denne kurve ligger til grund for de fleste af materialets observerbare og anvendte egenskaber, og det er meget vigtigt at kende dens detaljer. Hvis, for eksempel, vi laver et plot af dissipationsloven for elektronerne på overfladen af ​​Bi ₂ Te ₃ klasse forbindelser, det vil ligne en blomst med indviklet formede kronblade. Formen af ​​kronbladene vil indeholde information om symmetrien af ​​dissipationsloven, som direkte påvirker elektrongassens fysiske egenskaber.

Forskere ved UNNs Fysiske Fakultet har længe været engageret i studiet af topologiske isolatorer. For nylig, arbejdet er afsluttet med virkningen af ​​dissipationslovens symmetri for elektroner på Bi ₂ Te ₃ overflade på de observerede egenskaber af dette materiale. Ifølge lektor ved Institut for Teoretisk Fysik Denis Khomitsky, forskere var i stand til at vise, at formen af ​​"kronbladene" af dissipationskurven, eller rettere deres symmetri, er en afspejling af specifikke og målbare regelmæssigheder.

Disse regelmæssigheder omfatter fremkomsten af ​​nye toppe i absorptionsspektret af elektromagnetisk stråling med forskellig polarisation, samt kvalitative forskelle i bølgepakkens dynamik, der manifesterer sig, når der tages højde for hexagonal forvrængning eller korrugering af spektret.

"Vi vil være i stand til at estimere i vores fremtidige optiske og transporteksperimenter det reelle bidrag fra denne korrugering, det er, at beskrive detaljerne i "kronblads"-formen af ​​dissipationsloven mere præcist, " siger Denis Khomitsky.

Undersøgelsen er rapporteret i Tidsskrift for eksperimentel og teoretisk fysik . Forskerne håber, at en bedre forståelse af denne lov vil bidrage til at fremskynde udviklingen af ​​praktisk nyttige applikationer og enheder baseret på denne klasse af materialer.