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博科园:本文为量子物理学类

拓扑绝缘体是一种立异资料,它在外表导电,但在内部却是绝缘体。巴塞尔大学和伊斯坦布尔技能大学的物理学家,现已开端研讨拓扑绝缘体对冲突的反响。试验标明,冲突发作的热量明显低于传统资料,这是因为一种新的量子机制,其研讨发现宣布在《天然资料》期刊上。因为其共同的电气特性,拓扑绝缘体有望在电子和计算机职业以及量子计算机的开发中完成许多立异。薄薄的外表层能够简直没有电阻地导电,然后发作比传统资料更少的热量。

这使得拓扑绝缘体在电子元件的使用让科学家们特别感兴趣。此外,在拓扑绝缘体中,电子冲突(即电子介导的电能到热的转化)能够被削减和操控。巴塞尔大学、瑞士纳米科学研讨所(SNI)和伊斯坦布尔技能大学的研讨人员现在现已能够经过试验验证,并切当演示经过冲突从能量转变为热量的行为,这一进程称为耗散。由巴塞尔大学物理系Ernst Meyer教授领导的团队,研讨了碲化铋拓扑绝缘体外表冲突的影响。

科学家们在摇摆形式下使用了原子力显微镜,由金制成的导电显微镜顶级在拓扑绝缘体二维外表上来回摇摆。当向显微镜顶级施加电压时,钟摆的运动在外表上诱导出小电流。在传统资猜中,一部分电能经过冲突转化为热,拓扑绝缘体导电外表上的成果看起来十分不同:经过转化为热的能量丢失明显削减。在SNI博士学院进行这项作业的Dilek Yildiz博士解释道:丈量清楚地标明,在某些电压下,电子冲突简直不会发作热量。

研讨人员还初次能够调查到一种新的量子力学耗散机制,这种机制只在特定电压下发作。在这些条件下,电子从顶级经过中间状态迁移到资猜中,类似于扫描地道显微镜中的地道效应。经过调理电压,科学家能够影响耗散。这些丈量证明了拓扑绝缘体的巨大潜力,因为电子冲突能够有针对性地操控。电阻加热引起的焦耳能量丢失在电子器件中无处不在,而量子力学的耗散在很大程度上未被探究。本研讨在试验调查到因为拓扑维护的外表态对Bi2Te3中焦耳耗散的按捺。

相反,经过摆原子力显微镜调查到了一种不同类型的耗散机制,这与单电子隧穿共振进入略高于Bi2Te3外表有关。磁场施加导致外表态拓扑维护的损坏,康复了预期的焦耳耗散进程。摆原子力显微镜悬臂梁所阅历的纳米机械能量耗散,供给了关于拓扑绝缘体外表量子隧穿现象耗散实质的丰厚信息来历,以及将机械振荡器耦合到一般量子资料的意义。

博科园|研讨/来自:巴塞尔大学

参阅期刊《天然资料》

DOI: 10.1038/s41563-019-0492-3

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