Исследователи из Университета Осаки в Японии разработали новый способ изменения поверхностной электронной структуры, обходя естественные состояния топологического изолятора. Об этом сообщает портал Nanowerk. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Физики давно установили, что металлические поверхностные состояния топологических изоляторов очень стабильны, потому что поверхностные состояния защищены симметрией волновой функции объемной электронной структуры. Это свойство является важным преимуществом прикладных изделий, используемых в различных окружающих средах, однако эта особенность также означает, что крайне трудно запрограммировать состояние поверхности в соответствии с заданной целью.
«Считалось, что в такой сложности есть свои выгоды, например, для предотвращения эффектов загрязнения. Но мы обнаружили, что топологически защищенными поверхностными состояниями можно управлять, не касаясь ее внутренней структуры, но заметно изменяя симметрию. Это способно послужить новым методом управления топологическими электронными состояниями, полезными для квантовых вычислений и других передовых технологий», – отметил Ёсиюки Оцубо, ведущий автор нового исследования.
Ученые из Университета Осаки смогли выявить, что электронная структура слегка наклоненной поверхности от объемной плоскости симметрии монокристаллического гексаборида самария (SmB6) не имеет той же симметрии, что и объемная. Этот результат указывает на то, что при получении новой поверхностной атомной структуры было создано другое топологическое состояние поверхности.
«Другими словами, поверхностная электронная структура и проводящие свойства могут контролироваться с помощью методов изготовления. Это послужит методом контроля топологически защищенных электронных структур и их физических свойств», – объяснил Шин-Ичи Кимура, старший автор исследования.
Таким образом, ученые смогли доказать, что топологическое поверхностное электронное состояние, которое считалось «строго» определяемым объемной симметрией, имеет много степеней свободы и может «гибко» контролироваться путем манипулирования поверхностной атомной структурой. Ожидается, что это достижение будет применено к устройствам следующего поколения с низким энергопотреблением и повышенной скоростью работы, а также к передаче информации в квантовых компьютерах.
Ранее издание discover24.ru сообщало, что исследователи из Японии разработали гибкие нанокомпозитные пленки с использованием матрицы нановолокна целлюлозы, тем самым решив давнюю проблему излишнего тепловыделения для тонкопленочной электроники.