مشاوره رایگان تحصیلی
منو

نزدیک شدن عایق توپولوژیکی سه بعدی به حد ایده آل

+ 16
رأی شما
- 5

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

+ 16
رأی شما
- 5
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
چرا آهنربا چوب رو جذب نمیکنه ولی آهن رو جذب میکنه؟ (1 پاسخ)
پرسشی درباره همه ریاضیات لازم برای مطالعه فیزیک (2 پاسخ)
جهان گودل (19 پاسخ)
کاربست پدیده EVP، نظرتان چیست؟ (10 پاسخ)
علاقه به فیزیک و شناخت فیزیک (1 پاسخ)
رابطه ی فیزیک جدید و فلسفه (22 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)
حل المسایل مکانیک آماری رایف (0 پاسخ)
گاز های بی اثر (0 پاسخ)
توزیع الکترون در اتم های آزاد (0 پاسخ)
كمك براي محاسبه فشار در يك مخزن آب (11 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)
انهدام نسبیت خاص و عام آلبرت اینشتین (به همراه مقالات) (356 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)
اثبات فرمول ها در علم فیزیک (9 پاسخ)
کتاب فیزیک نوین دکتر فرمان (0 پاسخ)
تفتاوت های فیزیک کلاسیک با فیزیک کوانتومی (4 پاسخ)
تمر ینهای ابررسانایی سری (0 پاسخ)
بردار پراکندگی (0 پاسخ)
معادله موج (2 پاسخ)
پیشنهاد خرید کتاب از نمایشگاه کتاب سال 96 (7 پاسخ)
تاثیر امواج الکترومغناطیسی بر انسان؛ گزارشی از IEEE (1 پاسخ)
پیش نیاز mcnp و مونت کارلو (2 پاسخ)
جهان و امنیت سایبری در سال 2025 از نگاه مایکروسافت (0 پاسخ)
نظریه هاوکینگ، بازگشت به گذشته (0 پاسخ)
نظريه‌ي ميدان‌هاي كوانتومي Quantum Field Theory را بياموزيم (90 پاسخ)
فیزیک مطلق تحلیلگر نظریات مختلف جهانی (34 پاسخ)
نظریه ی غلظت (60 پاسخ)
تشکیل تصویر آینه محدب (1 پاسخ)
constructal law آیا ماهیت تصادفی ِ فرگشت را به چالش می کشد؟ (1 پاسخ)
تغییر دمای مواد (3 پاسخ)
احتمال سکته قلبی در گروه خونی O کمی کمتر از دیگران است (0 پاسخ)
جسم دوار (23 پاسخ)
تابش لیزر به سطح کره ماه (4 پاسخ)
مواد عايق امواج مغناطيسي (11 پاسخ)
درخواست مشاوره از دوستانی که فیزیک خوندن (43 پاسخ)
گردش زمین به دور خورشید (19 پاسخ)
کتاب های فیزیک دبیرستان دهه هفتاد (2 پاسخ)
جنس زمان از چیست؟ اصلا زمان چیست؟ (213 پاسخ)
چرخش زمین (16 پاسخ)
برگزاري اولين كارگاه كاربرد پرتوها در صنعت دانشگاه شاهرود (0 پاسخ)
تعدادی از کاربردهای فناوری های هسته ای (0 پاسخ)
هواپیما در میدان مغناطیسی (2 پاسخ)
تولید مایعی که قانون نیوتن را نقض می‌کند! (8 پاسخ)
فرایند هم فشار بر عکس فرایند هم دما است؟! (12 پاسخ)
اندازه گیری جرم و بار الکترون بدون نسبیت؟ (2 پاسخ)
جاذبه زمین (6 پاسخ)
برخورد كشسان (55 پاسخ)
کیهان و کائنات؛ فیزیک یا ریاضی؟ (10 پاسخ)
مقالات فیزیک
دریاها پلاستیکی شده‌اند
روش درمانی جدید در بیماران اسکیزوفرنی
اینستاگرام می‌گوید میزان غذای مصرف شده شما چقدر است
روشی جدید برای تولید پلیمرهای قوی‌تر
کشف سیاره‌ای اَبَرزمین و سنگی مناسب برای زندگی
مهار جمعیت دار و دسته‌ی موش‌های نیویورکی
از پروتئین‌های دایناسوری چه چیزهایی یاد می‌گیریم؟
واضح‌ترین نقشه از کف دریاهای مناطق قطبی
لکه‌ی بزرگ سرد در جو مشتری
تصاویر باکیفیت‌تر لیزری
یک گام تا تولید قرص ورزش
حالت‌هایی از تشکیل حیات فرازمینی در آزمایشگاه
آیا روزه‌داری باعث باهوش شدن ما می‌شود؟
روشی جدید، سریع و کارآمد برای عملکرد ربات‌ها
تروجان‌ها رمزگشای رازهای مریخی
تنوع زیستی در قطب‌جنوب چگونه است؟
عامل توموری سرطان تهاجمی تخمدان
تمیزی و تولید انرژی همزمان با فتوسنتز مصنوعی
شیرهای آدم‌خوار، افسانه یا واقعیت
از راه‌راه‌های ببری انسلادوس چه می‌دانید؟
ژن جدید مرتبط با سن بالا
قطعاً هابیت‌ها شبیه به «فرودو بگینز» نبوده‌اند
تجزیه‌ی پلاستیک با کرم‌های دوست‌دار طبیعت
سیارک‌ها به مریخ حیات دوباره می‌دهند
نوشابه‌های رژیمی عاملی برای سکته‌ی مغزی و زوال عقل
آبشاری خونین در قطب جنوب
داروی قروباغه‌ای آنفلوآنزا
مشکلات شخصی و اجتماعی؛ نتیجه‌ی استفاده‌ی بی‌رویه از فناوری
آیا پلیس‌ها با خودرو‌های قرمز مشکل دارند؟
لمس تکنولوژی با حسگر‌های انعطاف‌پذیر
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
بزرگترین فوران آتش‌فشانی در تاریخ بشر (0+)
کشف تخم کروکودیل‌هایی ۱۵۲ میلیون ساله (0+)
محققان تنوع ژنتیکی مؤثر در قد انسان را کشف کردند (0+)
ویروس‌هایی به قدمت ۵۰۰ میلیون سال (0+)
یک مولکول جانوری، راهی برای کارایی بهتر باتری‌ها می‌شود (0+)
شبیه‌سازی جدید از ساختار مغناطیسی طوفان‌های خورشیدی (0+)
آینده‌ی ذخیره‌سازی اطلاعات در DNA (0+)
تاثیر اختلال خواب بر سلول‌های مغز کودکان (0+)
رانش دیواره‌ی بزرگ مرجانی در ۳۰۰.۰۰۰ سال پیش (0+)
خاصیت شگفت‌انگیزی در چاپگرهای چهاربعدی (0+)
دیدگاه داروین در مورد ارگاسم زنان (0+)
سن رود آمازون مشخص شد (0+)
خطر! تنوع زیستی هاوایی در حال نابودی (0+)
تولید نوری بیشتر از ۱۰.۰۰۰ خورشید توسط بشر (0+)
آنچه که درباره اثرات قند نمی‌دانیم (0+)
ادامه ...