مشاوره رایگان تحصیلی
منو

نزدیک شدن عایق توپولوژیکی سه بعدی به حد ایده آل

+ 19
رأی شما
- 9

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

+ 19
رأی شما
- 9



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
ببینید و لذت ببرید (4 پاسخ)
سقوط آزاد، پرتاب دو جسم با جرم‌های مختلف (0 پاسخ)
عملگرها و اپراتورها در ریاضیات و فیزیک (71 پاسخ)
فرود آمدن عمودی بطری آب بر روی میز (1 پاسخ)
نیوتون چگونه حرکت بیضوی زمین را ثابت کرد؟ (15 پاسخ)
لطفا یه کتاب در زمینه فیزیک بهم معرفی کنید که ترجمه کنم (8 پاسخ)
چرا نبایست با افراطی ها بحث کرد؟ (0 پاسخ)
راهی برای دوباره زیستن - بدن جدید - عمر نامحدود (25 پاسخ)
انرژی چگونه به جرم تبدیل میشود؟ (21 پاسخ)
زمین تخت گرایان (99 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (971 پاسخ)
کتاب مناسب برای کنکور (6 پاسخ)
کمبود ویتامین دی و سرطان ها (0 پاسخ)
برنامه‌ای که مرگ را پیش‌بینی می‌کند (0 پاسخ)
پایانه های باتری (3 پاسخ)
تست هوش واقعی (19 پاسخ)
سیگنال تحلیلی (0 پاسخ)
نسبیت خاص خوانی(!)،سوالات و مقالات پراکنده پیرامون نسبیت خاص (23 پاسخ)
نحوه محاسبه میدان مغناطیس یک اهنربای دائمی در فضا بچه صورتیه (2 پاسخ)
آیا هر جسمی در هر شرایطی دارای جاذبه است؟ (22 پاسخ)
نمایش کسر ثابت گرانش, سرعت نور ، عدد طلایی با توانهای 3 (5 پاسخ)
تغییرات وزن (6 پاسخ)
محاسبات مغناطیس (6 پاسخ)
تغییرات رنگ به علت زاوبه تابش (7 پاسخ)
چرا خطوط میدان الکتریکی همدیگر را قطع نمی کنند؟ (22 پاسخ)
انتشار کتاب ((نظریه ی غلظت)) در نیویورک-آمریکا (11 پاسخ)
موتور دما کوری (0 پاسخ)
ترازو جرم یک ماده را اندازه گیری می کند یا وزن آن ماده را (4 پاسخ)
تصاویر نجومی (1949 پاسخ)
فاصله زمین و خورشید چگونه باعث پدید امدن فصل‌ها می‌شود؟ (2 پاسخ)
سوال جواب بده و بپرس (494 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (95 پاسخ)
بازی با احتمالات (3 پاسخ)
تابش ذره باردار شتاب دار در مکانیک کوانتومی (0 پاسخ)
ایرادها و پارادوکس های نسبیت خاص (244 پاسخ)
تعریف علم فیزیک (10 پاسخ)
رساناي منزوي (3 پاسخ)
فناوری‌هایی که در سال 2018 رشد می‌کنند (0 پاسخ)
چه تعبیری از کوانتوم داشته باشیم؟ (1 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (213 پاسخ)
مشکل در بردارهای محوری (شبه بردار ها) (18 پاسخ)
4 بعد جهان؟ (36 پاسخ)
آسيب ناشي از برخورد، با انرژي مرتبط هست يا تكانه؟ (5 پاسخ)
شرايط مرزي (5 پاسخ)
ميدان تاخيري (25 پاسخ)
واپاشی هسته ای (1 پاسخ)
نتایج شگفت‌انگیز یک آزمایش برای درمان هموفیلی (0 پاسخ)
تصویر های دانشیک (81 پاسخ)
دروس آنلاین و رایگان در دانشگاه‌های برتر دنیا (2 پاسخ)
[پارادوکس] ذره باردار در میدان گرانشی یکنواخت (13 پاسخ)
تعریف آماری فشار (0 پاسخ)
مفهوم تکانه (2 پاسخ)
ظرفیت خازن (3 پاسخ)
سوال مربوط به اثبات فرمول های انرژی نسبیتی (3 پاسخ)
محاسبه سرعت چرخش در حرکت دورانی یکنواخت (1 پاسخ)
تفاوت نیرو با انرژی چیست؟ (14 پاسخ)
مدل تکتایی برای کوارک ها به چه معناست؟ (0 پاسخ)
بررسی ناوردایی توان در نسبیت خاص (2 پاسخ)
بررسی پایستگی تکانه و انرژی (1 پاسخ)
سوال در مورد انقباض طولی (3 پاسخ)
مقالات فیزیک
پیشرفت در تکنولوژی پرتوی کششی می‌تواند انسان را در هوا معلق کند.
شناسایی نقاطی ویژه که امواج نور را در مسیرش متوقف می‌کند.
تاثیر مثبت ویتامین D3 در برابر آسیب‌های قلبی عروقی
رویدادهای نجومی اسفندماه ۱۳۹۶
فضانوردان در معرض تب فضایی هستند.
حماقت راننده‌ی کامیون، به خطوط ۲۰۰۰ ساله‌ی نازکای، آسیب جدی وارد نمود.
ثبت خاطره‌ی رشد ماهیچه‌ای، در دی‌ان‌ای انسان
بالاتر از این ساختمان سیاهی نیست!
شیوع ای‌کولای؛ آیا واقعاً باید از خوردن کاهو اجتناب کرد؟
قطعه‌ی گمشده‌ی هوش‌مصنوعی انسان‌مانند یافت شد.
کشف مجموعه‌ای از سیارات، خارج از کهکشان راه‌شیری
آیا حرکتِ قطب‌های مغناطیسیِ زمین خطر‌ناک است؟ علم پاسخ می‌دهد
تصویری جدید از کهکشان کوتوله‌ی ناشناخته
تا چه حد رفتارهای عصبی افراد مشابه دوستان‌شان است؟
ارتباط بیماری‌های قلبی و میگرن
رونمایی از دو محصول مرتبط با پروژه‌ی هایپرلوپ
ورزش هوازی می‌تواند علائم شناختی بیماری آلزایمر را بهبود ببخشد.
کشف گوری عجیب از اسکلت‌های باستانی در مکزیکوسیتی
تصویر تلسکوپ هابل از کهکشان مارپیچی NGC7331
آرزویی برای آینده‌ی خودروهای خودران
تاثیر دارویی نوعی قارچ در درمان افسردگی
موجودات فضایی از چه نیرویی استفاده می‌‌کنند؟
گرمایش اقیانوس‌ها، شاهدی بر گرمایش جهانی است.
خطر بالقوه‌ی داروهای سوزش معده
تسلا می‌خواهد کامیون‌های برقی بسازد.
نهنگ باستانی کارولینا، اسرار منشأ تغذیه فیلتری را برملا کرد.
چگونه ناسا مریخ را قابل سکونت می‌کند؟
حفاری در اعماق دریا، اکوسیستم دریایی را نابود می‌کند.
شواهد جدیدی در مورد سطح یخی سیارک وستا
خلاق بودن، کلید برتری در ارتباطات مغزی است.
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
مصرف زغال‌اخته می‌تواند ذهن شما را در سالمندی قوی کند. (0+)
ستاره‌شناسان حومه‌ی کهکشان‌های بیضوی را مطالعه می‌کنند. (0+)
هفت کشوری که با خودروهای با سوخت فسیلی خداحافظی می‌کنند. (0+)
مصرف زغال‌اخته می‌تواند ذهن شما را در سالمندی قوی کند. (0+)
شواهد جدید مبنی بر گذشته‌ی مریخ (0+)
پروژه‌ای با هدف سفر انسان به اعماق زمین (0+)
انقلابی در انرژی هم‌جوشی هسته‌ای (0+)
نقش باکتری روده در کنترل ژن‌های ما چیست؟ (0+)
۱۴ گونه ژن مرتبط با چاقی شناسایی شد. (0+)
ارتباط مواد شوینده‌ با مسمومیت در کودکان (0+)
آیا در اروپا موجود فرازمینی یافت می‌شود؟ (0+)
توت فرنگی‌ها آلوده به سموم هستند. (0+)
چندی با زمین‌تخت‌گرایان - بررسی انحنای زمین در سطح دریا (۱) (0+)
تا چه حد توجه به زنان باردار، اهمیت دارد؟ (0+)
نوشیدنی‌های الکلی چگونه به سلول‌های بنیادی آسیب می‌زنند؟ (0+)
ادامه ...