Højere orden topologisk superledning i monolags jernbaseret superleder

I partikelfysik, en Majorana fermion er ladningsneutral, og dens antipartikel er bare sig selv. Inden for kondenseret fysik, en Majorana zero mode (MZM) er en kvasi-partikel excitation, der vises i overfladerne eller kanterne på topologiske superledere. I modsætning til de almindelige partikler eller kvasipartikler, der adlyder boson- eller fermionstatistikker, MZM adlyder ikke-abelsk statistik, en nøgleegenskab, der gør MZM til byggesten for at realisere topologisk kvanteberegning.

I øjeblikket, store eksperimentelle bestræbelser har fokuseret på heterostrukturer fremstillet af superledere og spin-kredsløbskoblede systemer (såsom halvledende nanotråde og topologiske isolatorer), hvor der er fundet beviser for MZM'er. Entydig påvisning og manipulation af MZM'er i disse heterostrukturer, imidlertid, stærkt stole på den superledende nærhedseffekt, som lider af grænsefladens kompleksitet. Desuden, den lave driftstemperatur for konventionelle superledende materialer komplicerer yderligere manipulation af MZM'er.

Jernbaserede superledere blev opdaget i 2008 af den japanske videnskabsmand Hideo Hosono, repræsenterer den anden klasse af høj-T _c materialer. I det sidste årti, intensive undersøgelser har fokuseret på deres ukonventionelle supraledelse og stærke korrelationseffekt. For nylig, opdagelsen af ​​topologiske overfladetilstande på overfladerne af jernbaseret superleder Fe (Te, Se) gør det til et unikt system, der integrerer både høj-T _c superledning og topologi. Derfor, det giver en spændende mulighed for at realisere MZM ved forholdsvis høj kritisk temperatur T _c . I øvrigt, monolaget Fe (Te, Se) har et maksimum T _c på 40 K og god holdbarhed med et stort in-plane øvre kritisk felt.

I en undersøgelse offentliggjort i Beijing-baseret National Science Review , et forskerhold ledet af Chaoxing Liu, en lektor fra Pennsylvania State University søgte at realisere MZM'er i monolag Fe (Te, Se) ved at anvende et magnetfelt i planet og elektrisk port.

Forskerne fandt ud af, at anvendelse af et magnetfelt i planet kan drive monolag Fe (Te, Se) ind i topologisk superledende fase af højere orden, hvor MZM'erne kan vises i hjørnerne. Desuden, gennem elektrisk port, MZM kan også forekomme ved domænevæggen af ​​kemiske potentialer i den ene kant og en bestemt type tri-junction i den todimensionale bulk. Ifølge deres skøn, det påkrævede magnetfelt er langt under det øvre kritiske magnetfelt i planet i monolag Fe (Te, Se) superleder. Ud over, rotation af magnetfeltet kan tilvejebringe en effektiv tilgang til at udføre fletningsoperationen for hjørne -MZM'erne. Derfor, deres undersøgelse viser, at monolag Fe (Te, Se) er en lovende Majorana -platform med skalerbarhed og elektrisk afstemning og inden for rækkevidde af moderne eksperimentel kapacitet.