Topologiske defekter kan være nøglen til fremtidig nano-elektronik

Grunden til at en magnet klæber til køleskabet er, at elektroniske centrifugeringer eller magnetiske øjeblikke i det magnetiske materiale spontant justeres eller ordnes i en retning, hvilket gør det muligt at udøve en attraktiv kraft på ståldøren. Magneter er en type materiale med en sådan indbygget rækkefølge. En topologisk defekt i et sådant materiale opstår som en diskontinuitet i denne rækkefølge, dvs. et grænseområde, hvor ordren ikke problemfrit overgår fra et område til et andet. Disse topologiske strukturer dannes naturligt eller kan konstrueres højt i avancerede funktionelle materialer.

En artikel offentliggjort i denne uge i Naturmaterialer af FLEET Professor Jan Seidel skitserer ny forskning i forskellige former for defekt orden, dvs. topologiske strukturer i materialer, og deres yderst interessante potentielle anvendelser inden for nanoteknologi og nanoelektronik.

Selvom det var kendt længe, domæne vægge, en type topologisk struktur, er kun blevet intensivt undersøgt detaljeret i de seneste år. Det er kun med den seneste udvikling inden for højopløselig elektronmikroskopi (HREM) og scanning probe mikroskopi (SPM), at forskere har vist, at domænevægge i væsentlig grad kan påvirke makroskopiske materialegenskaber, og endnu mere interessant, at de kan udvise egne egenskaber. Forskning på dette område, som Seidel delvis banebrydede, er vokset meget i de sidste par år, og har nu hele konferencer dedikeret til det, såsom den årlige internationale workshop om topologiske strukturer i ferromaterialer (TOPO), som det første møde blev afholdt i 2015 i Sydney.

Nanoelektronik baseret på topologiske strukturer blev offentliggjort i Naturmaterialer den 20. februar 2019. Prof Seidel anerkender finansieringsstøtte fra Australian Research Council (ARC) gennem Discovery Grants og ARC Center of Excellence in Future Low Energy Electronics Technologies (FLEET).