مشاوره رایگان تحصیلی
منو

نزدیک شدن عایق توپولوژیکی سه بعدی به حد ایده آل

+ 18
رأی شما
- 7

محققان آمریکایی ادعا کردند که بهترین عایق توپولوژی را تا این زمان ساخته‌اند. این ماده بیسموت آنتیمون تلوریم سلناید BiSbTeSe2) ) نام دارد، و می‌تواند دارای اهمیت اساسی در تست کردن تعدادی از نظریه‌های فیزیک ماده چگال و ذرات بینادی باشد. این ماده می‌تواند کاربردهایی در ادوات اسپینترونیک داشته باشد، همچنین می‌توان از آن در ساخت کوانتوم بیت‌های توپولوژی مقاوم (qubits) در کامپیوتر‌های کوانتومی استفاده کرد.

تست کردن نمونه قطعه از یک عایق توپولوژی توسط یانگ شو از دانشگاه پردیو تحت یک میکروسکوپ قبل از اینکه انداز‌ه گیری‌های الکتریکی بروی آن انجام گیرد. با کسب اجازه از: .Ting-fung Chung

عایق‌های توپولوژی موادی هستند که ازداخل (توده) (bulk)، عایق ولی بروی سطحشان از طریق حالت‌های الکترونی سطحی خاص می‌توانند رسانای الکتریکی باشند. به گفته رهبرگروه، یونگ چِن از دانشگاه پردیو" بیشتر عایق‌های توپولوژی ساخته شده تا این زمان به دلیل ناخالصی‌هایی که درحین مراحل سنتز و آماده سازی نمونه در داخل با آن دوپ شده‌اند، عایق کامل نیستند. نمونه عایق‌های توپولوژی ما نه تنها در توده رسانا نبوده بلکه رسانش را تنها در سطحشان انجام می‌دهند." محققان این کار رابا اندازه‌گیری رسانش الکتریکی نسبت به تغییر ضخامت قطعات نازک (BiSbTeSe2) انجام دادند. آنها دریافتند که رسانش نمونه‌های مختلف تقریبا مستقل از ضخامتشان است. چنین رفتاری متفاوت از رفتاریست که مواد معمول سه بعدی که در آنها رسانش به ضخامتشان بستگی دارد از خود نشان می‌دهند.

اثر دمای اتاق

به گفته چِن: " نتایج ما با تصویری که نمونه توده (BiSbTeSe2) تنها در سطحش رسانایی دارد در توافق است. مانند این است که برش ماده‌ای را تا ضخامت‌های کوچکتر ادامه دهیم و تغییر چشم گیری در رسانایی آن پیدا نکنیم. دلیلش این است که هر زمان که سطح جدیدی ایجاد می‌شود، شما به همان رساناش می‌رسید." در واقع محققان مشاهده کردند که این سطح توپولوژی حتی در دمای اتاق برای نمونه‌های کمتر از 100 نانومتر رساناست، خصلتی که می‌تواند جنبه‌های عملی داشته باشد. اما این همه چیز نیست :

چِن و همکاران دلایلی بر اثر کوانتومی هال نیمه صحیح یافتند، که سطوح بالایی و پایینی نمونه‌ تیغه باریک هریک سهم نیمه صحیحی از واحد رسانایی کوانتومی e2/h داشتند، که e بار الکترون و h ثابت پلانک است. چنین اثر کوانتومی هال نیمه صحیحی خود علامت منحصر بفرد دیگری مبنی بر وجود حاملان بارسطحی توپولوژیک یا به عبارتی فرمیون‌های بدون جرم اسپین قطبی دیراک هستند. درواقع این فرمیون‌های بدون جرم دیراک، همانند فرمیون‌های بدون جرم دیراک درون گرافن (یک لایه اتمی کربن) هستند که به آن رسانایی الکتریکی استثنایی داده‌اند. گرافن دارای چهار حالت تبهگن بوده و حاملان بار درون آن اسپین قطبی نیستند، درحالیکه روی سطح یک عایق توپولوژی تنها ساده ترین حالت، یا حالت گرافن 1/4 وجود دارد.

میدان‌های مغناطیسی زیاد

محققان اثرکوانتومی هال را در تیغه (BiSbTeSe2) که با ضخامت ده‌ها تا چند صد نانومتر و در دماهای زیر 30 کلوین در حضور میدان مغناطیسی زیاد وعمود برسطوح بالا وپایینی نمونه اعمال شده بود مشاهده کردند. به گفته چِن " برای این قسمت از آزمایشات، از یک آهنربای قدرتمند (با قابلیت رسیدن به 33 تسلا) در آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی زیاد تالاهاسی، فلوریدا استفاده کردیم." این نتایج روی هم رفته پیشنهاد می‌کند که (BiSbTeSe2) یک عایق توپولوژی کامل است که رفتار آن به همان طریقی است که از نتایج تئوری حاصل شده است. بنابراین از آن می‌توان بعنوان بستر مناسبی برای پیش بینی پدیده‌های فیزیکی نامتعارف که در عایق‌های توپولوژی وجود دارد استفاده کرد. یکی از آنها برانگیختگی‌های جمعی، یا شبه ذرات، است که یادآور فرمیون‌‌های ماجورانا است، که نخستین بار توسط فیزیک دان ایتالیایی اِتور ماجورانا در 1937 پیش بینی شد. فرمیون ماجورانا دارای بار صفر است که خود پاد ذره خودش است. این در حالی است که فرمیون‌های ماجورانا تاکنون هرگز به عنوان یک ذره آزاد مشاهده نشده‌اند. دلایلی مبنی بر وجود فرمیون‌- های ماجورانا درسطح مشترک (interface) یک ابررسانای معمولی و یک عایق توپولوژی است. چنانچه شبه ذرات ماجورانا را بتوان با تضمین خوبی خلق کرد، از آنها می‌توان در ساخت "کیوبیت‌های توپولوژی" استفاده کرد. برخلاف کیوبیت‌های مرسوم، کیوبیت‌های توپولوژی در مقابل اثرات مضر اغتشاشات محیطی ایمن هستند، و می‌توانند مبنای ایجاد کامپیوتر‌های کوانتومی تصحیح خطا قرارگیرند.

اسپینترونیک و" مغناطوالکترونیک توپولوژی"

کاربرد نوید بخش دیگری از (BiSbTeSe2 ) استفاده در پلاریزاسیون اسپینی حاملان بار در ساخت ادوات اسپینترونیک است. این تکنولوژی نسبتا" جدیدی است که بدنبال استفاده از اسپین الکترون‌ها برای ایجاد ادواتی کوچکتر، سریعتر و با بازدهی انرژی بیشتری نسبت به ادوات الکترونیکی مرسوم است. کاربرد ممکن دیگری در" مغناطوالکترونیک توپولوژی (topological magneto electronics) "، است که می‌تواند در خلق تک قطبی‌های مغناطیسی در مواد بکار برود. این امر می‌تواند با استفاده از نمایش غیر معمول الکترومغناطیسی (متفاوت از آنچه که توسط معادلات ماکسول توصیف می‌شود) که برای این دسته از عایق‌های توپولوژی سه بعدی پیش بینی شده بکار رود. این تیم که شامل فیزیک دانانی از دانشگاه پردیو، پرینستون و دانشگاه تگزاس در آستین است آزمایش کنونی را در Nature Physics گزارش کرده‌اند.

این مقاله نخستین بار در nanotechweb.org رونمایی شده است.

psi.ir

+ 18
رأی شما
- 7



www.HUPAA.com
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
محک
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● ادامه تحصیل در مالزی
● دانشگاه های مالزی
● سعيد سيوف جهرمي
● هر آنچه می خواهید
● مجله پزشکی
● توصیه های پزشکی
● پس از باران
● انجمن علمی فیزیک پیام نور
● دانلود کامل
● سایت گردشگری آنوبانی نی
● جاویدان
● سنگ شکن
● آگهی رایگان
● ایتکا
● پزشکی
● مجله علمی
● پی سی گیمرز
● موسسه پروفسور حسابی
● میهن کمپ
● پی سی وبلاگ
● کتاب هفته
● دهکده فضایی
● ایران حافظ
● Airgo Design
● دکتر علی افضل صمدی
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
مشاوره رایگان تحصیلی
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
چرا ریاضیات می‌خوانیم؟ (3 پاسخ)
موجی و ذره ای بودن نور (8 پاسخ)
علت جمع شدن بارهای الکتریکی در سطح کره (12 پاسخ)
عملگرها و اپراتورها در ریاضیات و فیزیک (2 پاسخ)
نظریه اعداد و فلسفه اعداد طبیعی (14 پاسخ)
پرسشی در مورد مجموعه اعداد اول (8 پاسخ)
چگونه فردی خردمند شویم؟ (6 پاسخ)
ماشين محرك دائم (149 پاسخ)
جهان چند بعد دارد؟ (28 پاسخ)
ایرادها و پارادوکس های نسبیت خاص (235 پاسخ)
روش ساده محاسبه Eigenvalue برخی ماتریکس های خاص (0 پاسخ)
چرا قبل از بارش برف آسمان قرمز میشود؟ (28 پاسخ)
آیا نور انرژی جنبشی خود را منتقل می کند؟ (11 پاسخ)
کارشناسی فیزیک، ارشد برق (0 پاسخ)
کاسینی شیرجه نهایی به سوی زحل را شروع می کند (3 پاسخ)
تصاویر نجومی (1869 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (93 پاسخ)
ماهیت میدان الکتریکی چیست؟ (3 پاسخ)
ساخت باتری مقاوم در برابر انفجار و آتش‌سوزی (0 پاسخ)
تخمین انرژی رسیده از خورشید به زمین (4 پاسخ)
آزمایش سایناک (2 پاسخ)
تمام حقیقت. لطفا بخانید (1 پاسخ)
لکه های خوشیدی چگونه به وجود می آیند؟ (3 پاسخ)
یکی از قوی‌ترین میکروسکوپ‌های لیزری جهان راه اندازی شد (0 پاسخ)
کاربرد روشهای فازی در پیش بینی معادله سرمایش نیوتن (0 پاسخ)
تابعی یک به یک و پوشا رو میشناسید که از Nبه Q بره؟ (23 پاسخ)
ذرات با سرعت های بالاتر از سرعت نور (1 پاسخ)
آیا فیزیک بمانند ریاضیات اصول موضوعه دارد؟ (4 پاسخ)
زمین تخت گرایان (77 پاسخ)
تولید بردارهای یکه در فضای سه بعدی (0 پاسخ)
آنالیز و طراحی سیستم های مرتعش تحت نیروهای هارمونیک (0 پاسخ)
حرکت و زمان مستقل از هم هستند یا وابسته به یکدیگر؟ (73 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (965 پاسخ)
ساخت لیزر co2 با توان ۴۰ وات (0 پاسخ)
رابطه بردار مکان زمان با دنیای سه بعدی چیست؟ (3 پاسخ)
یک روش جدید درمان سرطان در آمریکا مجوز گرفت (0 پاسخ)
تهیه دیسک های ابررسانا (7 پاسخ)
سفید چاله ها (0 پاسخ)
نجوم آماتوری را چگونه آغاز کنیم؟ (1 پاسخ)
آزمایشات ذهنی انیشتن (14 پاسخ)
۲۹ نکته برای رصدهای آماتوری (0 پاسخ)
آیا با افزایش سرعت جرم هم افزایش پیدا میکنه؟ (16 پاسخ)
معادله حرکت منحنی از یک نقطه به نقطه دیگر (13 پاسخ)
حیات با نتیجه‌های بدیهی و حتمی فیزیک همراه است (0 پاسخ)
نظریه جدید تعریف بعد زمان (27 پاسخ)
در زمان نمی توان سفر کرد (24 پاسخ)
تصویر های دانشیک (80 پاسخ)
نکاتی که باید درباره سرطان و پیشگیری از آن بدانید (0 پاسخ)
چه کتابی نسبیت رو از منظر نظریه گروه بحث می‌کنه؟ (7 پاسخ)
اگر r=0 باشه چه نيرويي بار ها به يك وارد ميكنند ؟ (1 پاسخ)
constructal law آیا ماهیت تصادفی ِ فرگشت را به چالش می کشد؟ (12 پاسخ)
خمیدگی باند در سلول خورشیدی (0 پاسخ)
تاثیر مغز بر ژنتیک (6 پاسخ)
مکاترونیک (0 پاسخ)
نظریه ی غلظت (62 پاسخ)
آیا در سیاه چاله نیروی گرانش به بینهایت میل میکند؟ (6 پاسخ)
انهدام نظریه غلظت و حل شبه پارادوکس های نسبیت (47 پاسخ)
فیزیک مطلق تحلیلگر نظریات مختلف جهانی (36 پاسخ)
فیزیک مطلق و اثبات کاملا دقیق اشتباه بودن فرمول معروف انرژی (67 پاسخ)
پژوهشکده فیزیک (7 پاسخ)
مقالات فیزیک
قدرت شبکه‌های عصبی در محاسبات بسیار پیچیده
خدمات هواشناسی سفارشی برای هواپیماهای کنترل از راه دور
ماده‌ای ضدافسردگی در مغز نوعی ماهی‌ها یافت شد.
بیگانگان فضایی چگونه می‌توانند زمین را مشاهده کنند؟
آب و روغن تحت شرایطی خاص ترکیب می‌شوند!
ساخت اولین داربست ریوی عروقی در جهان
غذاهای خوشمزه بخورید تا شاد می‌شوید.
گرداب قطب شمال زحل
تاثیر ماریجوانا و نیکوتین بر هیپوکامپ مغز
محققان مواد بلوری حساس به نور ساختند.
فاش شدن رازهای خبیث‌ترین شهر تاریخ
شامپانزه‌ها می‌توانند قواعد بازی «سنگ، کاغذ، قیچی» را درک کنند.
مبارزه‌ی جلبک‌های دریایی با تغییرات آب‌وهوایی
ساخت نوعی پارچه‌ی که انرژی تولید می‌کند.
مشاهده‌ی تغییراتی در خوشه‌ی پروین
کافئین درک ما را نسبت به طعم شیرین عوض می‌کند!
تغییر تنفس در واکنش به التهاب عفونت باکتریایی
هک اسپیکر گجت‌ها توسط جاسوس‌ها و تروریست‌ها
مشاهده‌ی سیاهچاله‌های غول‌پیکر با رصد عروس‌دریایی
آثار ۴۳ میلیون ساله‌ی کیسه‌داری در ترکیه
احیای نورون‌ها در ناحیه‌ی غیرمعمول مغز
خطر سکته‌ی مغزی در کمین جوانان معتاد به «متامفتامین»
آنتنی کوچک رابط بین انسان و کامپیوتر می‌شود.
کشف چهار سیاره‌ی بیگانه در اطراف ستاره «تائو ستی»
کشف روستایی مربوط به روم باستان در ایتالیا
خاطره‌ای از کاسینی؛ نمایی نزدیک از ابرهای زحل
کاشت ریزتراشه در بدن کارگران یک شرکت
روش‌های نادرست استفاده از لنز چشمی
تکنولوژی نانو، رنگ ‌سبزی برای انرژی پاک و زیبا فراهم می‌کند.
تصاویری شگفت انگیز از کهکشان میله‌ای-حلقه‌ای مارپیچی NGC7089
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
سرانجام خورشید را لمس خواهیم کرد! (0+)
پیش‌گویی مغز از وقایع آینده! (0+)
به امید نقطه‌ی اوجِ زمین (0+)
اسکن لیزری برای تشخیص زودهنگام بیماری قلبی (0+)
شباهت یادگیری میمون‌ها با انسان (0+)
در دوره‌ی تاریک کیهان چه گذشت؟ (0+)
آیا روان‌گردان‌ها واقعأ کار می‌کند؟ (0+)
ساخت فوم گرافنی با چاپگر سه‌بعدی، برای اولین بار (0+)
فعالیت لکه‌ای خورشیدیِ بزرگتر از زمین (0+)
احتمال هوشمندتر شدن هوش‌مصنوعی (0+)
مشاهده‌ی تکثیر DNA در مدل سلولی (0+)
زنگ خطر شیوع عفونت‌های روده‌ای (0+)
کشف ماده‌ی معدنی جدید (0+)
زندگی ۷۰۰۰ سال پیش بشر در رشته‌کوه‌های آند (0+)
فرودی آرام بر روی دریاهای تیتان (0+)
ادامه ...