مشاوره رایگان تحصیلی
منو

نزدیک شدن عایق توپولوژیکی سه بعدی به حد ایده آل

+ 17
رأی شما
- 6

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

+ 17
رأی شما
- 6
نظر شما :
● فارسی نویس
نام کاربری :

کلمه عبور :


 تذکر :   تنها اعضای سایت مجاز به ارسال نظر می باشند. جهت عضویت در سایت   اينجـــا   کلیک کنید.




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
نظریه جدید تعریف بعد زمان (15 پاسخ)
انرژی چگونه به جرم تبدیل میشود؟ (14 پاسخ)
یک ایرانی اولین برنده زن معتبرترین جایزه جهانی ریاضیات (27 پاسخ)
بزرگترین دتکتور میله ای کشور راه اندازی شد (0 پاسخ)
دریافت سیگنالهای شگفتی آور از یک کوتوله در فاصله 11 سال نوری (0 پاسخ)
فرمول ثابت ها در ترکیب حرکت موج (0 پاسخ)
معمای ترکیب رنگها (12 پاسخ)
تصاویر جونو از "گردباد" مشتری منتشر شد (0 پاسخ)
ایرادها و پارادوکس های نسبیت خاص (229 پاسخ)
زمین مرکزی - خورشید مرکزی (3 پاسخ)
تابش ذره باردار شتابدار (20 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار فيزيك... (78 پاسخ)
انهدام نسبیت خاص و عام آلبرت اینشتین (به همراه مقالات) (361 پاسخ)
پروژه پردازش صوت (3 پاسخ)
اینشتین vs گالیله (10 پاسخ)
آیا با افزایش سرعت جرم هم افزایش پیدا میکنه؟ (15 پاسخ)
یک سوال مکانیکی مرتبط با سرعت و حرکت (0 پاسخ)
پاسخ تشریحی کنکور ارشد (0 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (971 پاسخ)
مرد دونده و چاه با اقتباس از ریندلر (2 پاسخ)
پارادوکس فارادی (5 پاسخ)
داعشی ها vs آلبرت اینشتین (2 پاسخ)
انرژی از هیچ، با انرژی پتانسیل گرانشی (33 پاسخ)
محاسبه زمان بالا رفتن دمای یخ (1 پاسخ)
اصل عدم قطعیت هایزنبرگ (9 پاسخ)
دایره های اسرار آمیز در صحرای کالاهاری (3 پاسخ)
orbital speed و orbital velocity را باید یکسان دانست؟ (2 پاسخ)
پارادوکس جدید ریاضی-ریگی در کفش احتمالات و آمار (20 پاسخ)
نکاتی که باید درباره HIV بدانید (0 پاسخ)
كمك براي محاسبه فشار در يك مخزن آب (20 پاسخ)
گاز های بی اثر (2 پاسخ)
حل مسائل فیزیک هسته ای کنت کرین (20 پاسخ)
جسم دوار (24 پاسخ)
آیا جنس مواد نسبیست؟ (4 پاسخ)
پایستگی تکانه زاویه ای در سیستم آونگ (4 پاسخ)
رابطه ی فیزیک جدید و فلسفه (26 پاسخ)
پرسشی درباره همه ریاضیات لازم برای مطالعه فیزیک (3 پاسخ)
انرژی نور به کجا رفته است؟ (14 پاسخ)
آونگ فوکو (1 پاسخ)
جهان گودل (27 پاسخ)
دوربین دو چشمی بخرم یا تلسکوپ ؟ (8 پاسخ)
علاقه به فیزیک و شناخت فیزیک (9 پاسخ)
حل المسایل مکانیک آماری رایف (1 پاسخ)
چرا آهنربا چوب رو جذب نمیکنه ولی آهن رو جذب میکنه؟ (3 پاسخ)
کاربست پدیده EVP، نظرتان چیست؟ (10 پاسخ)
عکس های فوق العاده جونو از مشتری سوالات زیادی پدید آورده (0 پاسخ)
برنامه نویسی فرترن (6 پاسخ)
آزمایش میلیکان (1 پاسخ)
مسائل تئوری دینام فارادی (0 پاسخ)
توزیع الکترون در اتم های آزاد (0 پاسخ)
راههای دفع مسیرامواج (2 پاسخ)
انهدام نظریه غلظت و حل شبه پارادوکس های نسبیت (46 پاسخ)
علیت و کوانتوم (3 پاسخ)
نظریه هاوکینگ و قانون بقای جرم (0 پاسخ)
زمین تخت گرایان (33 پاسخ)
پاسخ به سوال برنامه نویسی (فرترن) (13 پاسخ)
بهترین کتاب نجومی که تابه حال خوانده اید (30 پاسخ)
تفاوت سفید و نقره ای (4 پاسخ)
فیزیک مطلق (16 پاسخ)
فیزیک مطلق و اثبات کاملا دقیق اشتباه بودن فرمول معروف انرژی (66 پاسخ)
مقالات فیزیک
اهمیت صبحانه خوردن در جلوگیری از اضافه وزن
اکنون حرف از سیاره‌ی دهم است!
اهمیت کیفیت محل زندگی بر سلامتی انسان
سهم درختان در آلوده کردن هوا!
نور چرا و چگونه بر خواب تاثیر می‌گذارد؟
مبارزه‌ی روغن زیتون با فراموشی
ستاره‌ی گم شده‌ی نمسیس، خواهر دوقلوی خورشید!
رونمایی از ربات آهنگ‌ساز و نوازنده
درک مکانیک کوانتوم با آزمایشی ساده
سریع‌تر شدن بالا آمدن آب دریاها
بازنویسی شجره‌نامه‌ی فیل
با سرعتی ۵ برابر سرعت نور آشنا شوید.
کشف دو شکل کم دما از آب مایع
درک جدیدی از جاذبه و دافعه‌ی یک نیروی قوی
ویروس آنفلوانزا نیز می‌تواند مفید باشد!
کشف قدیمی‌ترین و بزرگترین هیروگلیف در مصر
فواید حفظ و نگهداری پانداها
به این کهکشان می‌توان گفت «کهکشان مُرده‌»؟
توجه والدین به گوشی‌های همراه و سوءرفتار کودکان
انهدام سلول‌های سرطانی با ترکیب ویتامین C و آنتى‌بیوتیک‌
مصرف کالری باید مانند راز حفظ می‌شد.
گرمای جهانی منجر به جنگ بر سر غذا خواهد شد.
مشاهده‌ی مریخ‌نورد کنجکاوی بر فراز کوه شارپ
بشر به هوش‌مصنوعی حق حیات می‌دهد؟
رفتار مشابه گونه‌ای ماهی با خویشاوندان دور خود
زمانی برای بازنگری جایگاه ورزش در زندگی
رنگی برای تولید انرژی بی‌پایان از بخار آب
پیاز قرمز، دشمن شماره‌ی ۱ سرطان
بوقلمون‌های غول‌پیکر ۱ تا ۳ میلیون ساله در استرالیا
حل معمای سیلیس فضایی
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
ایجاد ابر ساختار آبی در اطراف DNA (0+)
جلبک‌ها بر علیه مورچه‌ها (0+)
ساخت سد نامرئی در اطراف زمین (0+)
داروی سرطان؛ موثر در درمان آسم (0+)
آغازگر حیات چه بود؟ (0+)
کشف گونه‌ی جدیدی از قورباغه‌ی شیشه‌ای (0+)
رصد کهکشانی از پشت یک ستاره (0+)
گرفتگی عروق پا را با سبزیجات باز کنید (0+)
تصاویر فضایی از رانشی بزرگ (0+)
بزهایی که درخت می‌کارند (0+)
سفر به سرزمین ۱۰ میلیارد میلیارد دلاری (0+)
تحقق ایده‌ی ترمیناتور ۲ در زندگی ما (0+)
ممکن است شما کاشف سیاره‌ی نهم باشی! (0+)
کشف رابطه‌ای میان مصرف قند و برخی بیماری‌های سرطانی (0+)
خاکسترهای باستانی (0+)
ادامه ...