“فقط دانستن صحیح قوانین مکانیک کوانتومی به این معنا نیست که یک درک همه پدیده های عجیب و غریب است که آن را اجازه می دهد. آنچه که یاد گرفته است که می توانید آن را واقعا سرد چیزهایی که هرگز حدس زده و ممکن است برخی از روز در واقع عملا مفید است.”

این کلمات دانکن Haldane در سال 2016 نوبل ضیافت سخن گفته تنها پس از دریافت آن سال جایزه نوبل در فیزیک همراه با همکاران خود دیوید Thouless و مایکل Kosterlitz. سه نفر افتخار بوده است برای آثار پیشگام در این زمینه است که در حال حاضر شناخته شده به عنوان topological فیزیک. در چند سال پس از آن ضیافت شب میدان نگه داشته است در حال گسترش در یک سرعت فوق العاده — پرتاب بسیاری از عجیب و غریب پدیده’ در راه است. ثروت و تنوع این اکتشافات باعث می شود آن را همه مهم تر به فراگیر چارچوب است که ارائه یک سطح بالاتر شناخت این پدیده و ایده آل یک دسته عملی در مورد چگونگی کنترل و در نهایت بهره برداری از آنها در برنامه های کاربردی. نوشتن در یک جفت از مقالات منتشر شده امروز در مجله Scienceدو همکاری محققان از سراسر جهان به رهبری دکتر سباستین Huber از موسسه فیزیک نظری در ETH Zurich در حال حاضر نظری و تجربی کار فراهم می کند که فقط در چنین چارچوبی برای یکی از برجسته اثرات topological فیزیک.

همیشه غریبه همه چیز

یکی از چیزهایی که واقعا سرد است که Haldane است به احتمال زیاد تا به حال در ذهن ها مواد شناخته شده به عنوان عایق توپولوژیک. این دارای ویژگی است که آنها اجازه نمی دهد که بارهای الکتریکی به جریان از طریق خود فله داخلی — آنها را مقره — اما perplexingly در سطح آنها اتهام می تواند حرکت کند اساسا آزادانه. اخیرا از آن بیرون آمده است که topological عایق ممکن است به مراتب از بودن ” عجیب و غریب. با توجه به مطالعات عددی یک چهارم و یا پس از تمام مواد غیر مغناطیسی ممکن است متعلق به آن کلاس. آنچه دقیقا تعریف این “کلاس” را بارها و بارها به سوال نامیده می شود هر چند. بیشتر به طور قابل توجهی پس احتمالا در یک بدنه نظری آثاری که پدید آمده پس از سال 2018 معرفی مفهوم “شکننده توپولوژی’. شکننده عایق توپولوژیک به اشتراک گذاری مشترکات زیادی با خود پایدار است ‘ همتایان اما نه داستان ملک مناسب هدایت در سطح. گرفتن در هیئت مدیره شکننده متحده عایق توپولوژیک حتی ممکن است تبدیل به رایج ترین شکل از عایق. با چنین دیدگاه در افق ساخت حس از این سیستم نگه داشته و کاملا از فیزیکدان در شب بیدار است.

یک دسته شکننده توپولوژی

از این رو هیجان به عنوان آندره Bernevig و Zhi-Da آهنگ از دانشگاه پرینستون (ایالات متحده) و لوئیس Elcoro از دانشگاه باسک (اسپانیا) در حال حاضر در حال حاضر در یکی از دو علم مقاله یک چارچوب نظری است که فراهم می کند ابزار برای درک چگونگی فله و خواص سطحی متصل در عایق توپولوژیکی از جمله کسانی که از شکننده مرتب کردن بر اساس. از همه مهمتر, آنها وضع راه های که در آن خویش را می توان مورد استفاده برای تعیین اینکه آیا یا نه یک ماده شکننده است topological insulator.

انجام این نوع تحولات است که Bernevig و همکاران تجویز در یک جامد کریستالی خواهد بود اما بسیار چالش برانگیز است. فوری تجربی پیاده سازی شده است ممکن است با اینحال با تشکر سباستین Huber و گروه خود را برای ماده چگال تئوری و فرامواد در ETH زوریخ. Huber پیشگام در نظر گرفتن مفاهیم مرتبط با توپولوژی کوانتومی در سیستم های مکانیکی (مانند الکترون ها در یک کریستال) و ترجمه آنها را به سیستم های کلاسیک در کنف مکانیکی و یا امواج صوتی که پس از آن به اشتراک گذاری همان خواص توپولوژیکی — باز کردن دروازه به کاوش فراتر از قلمرو فیزیک کوانتوم پدیده که هرگز حدس زد قبل از اینکه (به تکیه بر Haldane کلمات یک بار بیشتر).

یک راه حل کلاسیک

همراه با دانشجوی دکتری Valerio ماتیک و بیشتر اعضای تیم و همکاری با همکاران در اسرائیل و چین و با Bernevig در پرینستون Huber انجام آزمایش با یک به اصطلاح آکوستیک فراماده آنها به عنوان گزارش در دوم علم کاغذ. در این ساختار تولید شده توسط 3D چاپ, واحد سلول ها نمی اتمی اما از سانتی متر ابعاد. کار کردن با چنین پیچیده ماکروسکوپی ساختار ارائه شده این امکان را به ریز لحن خواص مواد و به ویژه در راه است که در آن امواج رادیو و تلویزیون می تواند کامپیوتر های هدفمند از طریق آن.

این نفیس کنترل فعال این تیم نه تنها به ایجاد صراحت حضور شکننده topological متحده در فراماده اما همچنین نشان می دهد برای اولین بار در هر سیستم روشن تجربی امضا است که یک نتیجه مستقیم از مفهوم انتزاعی شکننده توپولوژی. و با برنامه های کاربردی ممکن است به آکوستیک یا فوتونیک — همان مفاهیم را برای امواج نور — ما می تواند به جلو نگاه به بیشتر هیجان, در سال به آمده است.

داستان منبع:

مواد ارائه شده توسط ETH زوریخ گروه فیزیک. توجه داشته باشید: محتوا ممکن است برای ویرایش سبک و طول.

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im