Forskere observerer store, ordnede og justerbare Majorana-nul-mode gitter

I en undersøgelse offentliggjort i Nature den 8. juni har et fælles forskerhold ledet af prof. Gao Hongjun fra Institut for Fysik ved Det Kinesiske Videnskabsakademi (CAS) rapporteret observation af et storstilet, ordnet og indstilleligt Majorana-nul-mode (MZM) gitter i den jernbaserede superleder LiFeAs, der giver en ny vej mod fremtidig topologisk kvanteberegning.

MZM'er er nul-energi-bundne tilstande begrænset af de topologiske defekter af krystaller, såsom linjedefekter og magnetfelt-inducerede hvirvler. De er karakteriseret ved scanning tunneling mikroskopi/spektroskopi (STM/S) som nul-bias konduktans toppe. De adlyder ikke-abelske statistikker og betragtes som byggesten til fremtidig topologisk kvanteberegning.

MZM'er er blevet observeret i adskillige topologisk ikke-trivielle jernbaserede superledere, såsom Fe (Te_0,55 Se_0,45) , (Li_0,84 Fe_0,16 )OHFeSe og CaKFe₄ Som₄ . Imidlertid lider disse materialer af problemer med legeringsinduceret uorden, ukontrollerbare og uordnede hvirvelgitre og det lave udbytte af topologiske hvirvler, som alle hindrer deres videre undersøgelse og anvendelse.

I denne undersøgelse observerede forskerne dannelsen af ​​et ordnet og afstembart MZM-gitter i den naturligt belastede superleder LiFeAs. Ved hjælp af STM/S udstyret med magnetiske felter fandt forskerne ud af, at lokal belastning naturligt eksisterer i LiFeAs. Biaksiale ladningsdensitetsbølge (CDW) striber langs Fe-Fe og As-As retningerne produceres af stammen med bølgevektorer på λ1~2,7 nm og λ₂ ~24,3 nm. CDW med bølgevektor λ₂ viser stærk modulering på superledningsevnen af ​​LiFeAs.

Under et magnetfelt vinkelret på prøveoverfladen kommer hvirvlerne frem og tvinges til udelukkende at justere langs As-As CDW-striberne og danner et ordnet gitter. Den reducerede krystalsymmetri fører til en drastisk ændring i de topologiske båndstrukturer på Fermi-niveau og transformerer således hvirvlerne til topologiske, der hoster MZM'er og danner et ordnet MZM-gitter. Desuden kan MZM-gitteretætheden og -geometrien indstilles af et eksternt magnetfelt. MZM'erne begynder at koble sig med hinanden under høje magnetfelter.

Denne observation af et storstilet, ordnet og justerbart MZM-gitter i LiFeAs udvider MZM-familien, der findes i jernbaserede superledere, og giver dermed en lovende platform til at manipulere og flette MZM'er i fremtiden, ifølge forskerne.

Disse resultater kan kaste lys over studiet af topologisk kvanteberegning ved hjælp af jernbaserede superledere. + Udforsk yderligere

Topologisk superledning af højere orden i monolag jernbaseret superleder