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
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (514 پاسخ)
بازبهنجارش (14 پاسخ)
کشف یک واقعیت خفه کننده! (3 پاسخ)
ایجاد دافعه در آهنربا (1 پاسخ)
معرفی چند سایت فیزیک (12 پاسخ)
سوال ترکیبی پرتابه و انرژی (1 پاسخ)
چگونه باید ضخامت حباب را اندازه گرفت؟ (3 پاسخ)
شتاب تبدیلات لورنتس (5 پاسخ)
ریاضیات کوانتومی (4 پاسخ)
قرص دیجیتالی که ورود خود را به معده اطلاع می‌دهد (0 پاسخ)
عملگرها و اپراتورها در ریاضیات و فیزیک (66 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (967 پاسخ)
ایرادها و پارادوکس های نسبیت خاص (238 پاسخ)
تصاویر نجومی (1904 پاسخ)
باکتری‌های روده تاثیر درمان سرطان را "بیشتر" می‌کند (0 پاسخ)
انرژی از هیچ، با انرژی پتانسیل گرانشی (34 پاسخ)
هوش مصنوعی که سیستم‌های امنیتی را دور می‌زند (0 پاسخ)
اتساع طول (2 پاسخ)
زمین تخت گرایان (87 پاسخ)
برنامه محاسباتی عدد پی (8 پاسخ)
راه و روش ترجمه کتاب های فیزیک (3 پاسخ)
آیا جنس مواد نسبیست؟ (5 پاسخ)
انرژی چگونه به جرم تبدیل میشود؟ (15 پاسخ)
ردیابی امواج گرانشی در برخورد دو ستاره نوترونی (0 پاسخ)
کتابهای مناسب برای یادگیری فیزیک (3 پاسخ)
معرفي وبلاگ هاي فيزيكي هر كس وبلاگي داره معرفي كنه (141 پاسخ)
تبدیل کانونیک برای معادله هامیلتونی کوب نشده (1 پاسخ)
علت چرخش الکترون چیست؟ (12 پاسخ)
چگونه از آلوده بودن فایل‌ها پیش از دانلود مطلع شویم؟ (0 پاسخ)
محاسبه فشار آب (1 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (94 پاسخ)
ضد جاذبه (3 پاسخ)
سوالی در مورد چگونگی محو نور فوکوس شده خورشید توسط عدسی ها (15 پاسخ)
اکسل برای مدیران، مهندسان، حسابداران و تولید ایده های نو (4 پاسخ)
مشتق تابع (3 پاسخ)
فرمول جاذبه نیوتون (1 پاسخ)
سرعت نور (101 پاسخ)
دانلود رایگان کتاب گرانش کوانتومی فارسی (4 پاسخ)
جهان چند بعد دارد؟ (41 پاسخ)
جایزه نوبل (13 پاسخ)
اسم این دستگاه چیه ؟ (3 پاسخ)
سفرهای طولانی در کره زمین با سفینه انجام خواهند شد (0 پاسخ)
موارد آموزنده در نسبیت (2 پاسخ)
چرا ریاضیات می‌خوانیم؟ (12 پاسخ)
ماهیت انرژی (23 پاسخ)
بیماری که زندگی نباتی داشت به درمان پاسخ داد (0 پاسخ)
موجی و ذره ای بودن نور (14 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار فيزيك... (79 پاسخ)
علت جمع شدن بارهای الکتریکی در سطح کره (12 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)
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)
ماهیت میدان الکتریکی چیست؟ (3 پاسخ)
ساخت باتری مقاوم در برابر انفجار و آتش‌سوزی (0 پاسخ)
مقالات فیزیک
ماموریتی که اسرار جتِ سیاهچاله‌ها را برملا می‌کند.
مبارزه‌ با سلول‌های سرطانی با کمک ایریدیوم
چین شهرجنگلی تصفیه‌کننده‌ی هوا خواهد ساخت!
حیات هوشمند فرازمینی چه‌زمانی کشف خواهد شد؟
کار شیفت شب می‌تواند مانع بهبود آسیب‌های دی‌ان‌ای می‌شود.
گامی به سمت تولید سوخت هیدروژنی با بازده‌ی کوانتومی بیش از ۱۰۰ درصد
کمین سیاهچاله‌های هیولا در لبه‌ی کهکشان‌های مارپیچی
دانشمندان موفق به یافتن راهی برای خودکشی سلول‌های سرطانی شدند.
میگوی مانتیس از هواپیما قوی‌تر است.
اخترشناسان دور‌ترین کهکشان مارپیچی را کشف کردند.
تردید در تاثیر مولتی‌ویتامین‌ها بر بهبود سلامت قلب در مردها
بررسی تشعشعات محیطی؛ وای‌فای، موبایل و موز!
تعیین قدمت آثار هنری غارهای کارائیب، با روشی پیشرفته
رابطه‌ی سفید شدن موی سر آقایان با انسداد رگ‌ها
نگاه رصدخانه‌‌ی هرشل به منطقه‌‌ی بی‌‌نظم ستاره‌زایی‌‌
یازده چیزی که از نظر مردم برای سلامتی خیلی مضر هستند.
ماموت‌های پشمالوی مذکر بیشتر در دام‌های طبیعی گیر افتاده‌اند!
زمان آغاز تغییرات عظیم انسانی بر روی زمین
نکات ضروری در پیشگیری از سرطان روده‌ی بزرگ
رصد خوشه‌ی عظیم کهکشانی Abel1300
ابزاری برای مطالعه‌ی آب‌فشان‌های انسلادوس
هوای گرم باعث کوچک شدن سوراخ اوزون شده است.
ساختارهای برای پیش‌گیری از بیماری آلزایمر
تعیین تاریخ عصر فرعون‌ها با کمک کسوف حلقه‌ای
آثار نساجی در قبری باستانی یافت شد.
مدل‌سازی شکل باستانی زمین، با هدف مطالعه‌ی سیارات‌ فراخورشیدی
نقشه‌برداری اندام‌های مصنوعی پیشرفته در مغز
چرا جهان ما سه‌بُعدی است؟!
ساعتی مچی برای سفر خیالی در فضا
بینی کدام جنبه‌های احساسی ما را نمایان می‌سازد؟
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
شناسایی سیاهچاله‌ای سیری‌ناپذیر با اختلال جزر و مدی (0+)
نازک‌ترین هولوگرام سه‌بُعدی جهان ساخته شد. (0+)
پالس الکتریکی بی‌اثر در درمان درد کمر (0+)
تولید سنجاقک‌های دستکاری‌شده‌ی به‌وسیله‌ی هوش‌مصنوعی (0+)
ضعف در درس ریاضی و عواقب روحی آن در دانش‌آموزان (0+)
رصد دو قمر گالیله‌ای سیاره‌ی مشتری توسط کاوشگر جونو (0+)
منشاء صداهای اسکیزوفرنی، منطقه‌ی خاصی از مغز است. (0+)
نمایی خیره‌کننده از زمین (0+)
دانشمندان گام بزرگی به‌سمت ایجاد زندگی مصنوعی برداشتند! (0+)
خطوط نقره‌‌ای، نقاطی طلایی برای یافتن علائم حیات در مریخ (0+)
دانشمندان ۲۲ ژن مرتبط با هوش را شناسایی کردند. (0+)
اعلام خطر؛ ذوب مجدد اقیانوس منجمد شمالی (0+)
نانوذرات و ادویه‌ چگونه سلول‌های سرطانی را می‌کُشند؟ (0+)
پلاسما چیست؟ (0+)
کاوشگرهای ویجر همچنان کار می‌کنند. (0+)
ادامه ...