سه گروه پژوهشی دو نوع الکترونیکی خواص یک ماده

این است داستان یک ماده منحصر به فرد — ساخته شده از یک ترکیب آن انجام الکترون ها در راه های مختلف در آن سطوح مختلف می کند و رفتار در همه در وسط آن. همچنین این داستان از سه گروه پژوهشی — دو در موسسه علوم وایزمن و یکی در آلمان و پیوند منحصر به فرد است که بین آنها شکل گرفته.

این مواد متعلق به گروهی از مواد کشف شده از یک دهه و نیم پیش شناخته شده به عنوان عایق توپولوژیک. این مواد در حال انجام خود را در سطوح و عایق در داخل خود “فله.” اما دو ویژگی جدایی ناپذیر هستند: برش مواد و سطح جدید خواهد شد انجام بخش عمده ای باقی خواهد ماند عایق.

برخی از پنج سال پیش دکتر Nurit Avraham شد و شروع کردن به عنوان یک دانشمند در گروه جدید از دکتر Haim Beidenkopf از موسسه فیزیک ماده چگال بخش. که در اطراف او و Beidenkopf ملاقات پروفسور Binghai یان زمانی که او برای اولین بار علمی مراجعه به موسسه وایزمن. در آن زمان یان مشغول به کار بود به عنوان یک کاربر رهبر گروه در گروه پروفسور کلودیا Felser مواد دانشمند بود که در حال توسعه انواع جدیدی از topological مواد در آزمایشگاه در موسسه ماکس پلانک برای شیمی فیزیک مواد جامد در درسدن. Beidenkopf و گروه خود را تخصص در طبقه بندی و اندازه گیری این مواد در مقیاس تک اتم ها و مسیرهای تک الکترون در حالی که یان تبدیل شد به تئوری — چگونه پیش بینی این مواد باید رفتار و کار از مدل های ریاضی که توضیح خود را از رفتار غیر معمول.

Avraham و Beidenkopf شد که علاقه مند به کشف خواص یک نوع خاص از عایق توپولوژیک است که در آن ساختار شیمیایی سازمان یافته است و در لایه های. چگونه لایه ها بر راه است که الکترون ها انجام شد بیش از سطح مواد ؟ از لحاظ تئوری انباشت لایه های 2D topological insulator بود و انتظار می رود به شکل 3D عایق توپولوژیک است که در آن برخی از سطوح در حال انجام و برخی از عایق. یان پیشنهاد آنها کار با مواد جدید که پیش بینی شده توسط او و بعد از آن توسعه یافته در Felser آزمایشگاه. به زودی وایزمن و ماکس پلانک گروه آغاز می کنند.

Avraham رهبری این پروژه به دست آوردن نمونه از مواد Felser آزمایشگاه انجام اندازه گیری و کار با یان برای دیدن اینکه آیا نظریه ” پیش بینی خواهد بود به دنیا تجربی. به عنوان همکاری راکد Beidenkopf و Avraham کردم دانشکده فیزیک به دعوت یان دوباره به این موسسه و این دیدار در نهایت منجر یان تصمیم به ترک آلمان و حرکت خانواده اش به Rehovot, به یک موقعیت در موسسه فیزیک ماده چگال بخش. “این تصمیم یک نقطه عطف بود که من در حال حاضر مسیر شغلی” می گویند یان.

در طول سال های آینده Beidenkopf, Avraham, یان و Felser خواهد همکاری در چندین پروژه های تحقیقاتی بررسی خواص چند کلاس مختلف از topological مواد. اما درک این مواد خاص — یک ترکیب از بیسموت, tellurium و ید — به نوبه خود به یک پروژه دراز مدت. برای شروع با یان تجزیه و تحلیل ساختار گروه از مواد — به عبارت دیگر ایالات متحده الکترون “مجاز” به ساکن. زمانی که گروههای دریافت عبور در بخش عمده ای — به اصطلاح “گروه وارونگی” — آنها جلوگیری الکترون از حرکت در اطراف در داخل اما آنها را قادر به حرکت بر روی سطح. این “طرح” دولت ناشی در بخش عمده ای از مواد بر روی سطح است چه topological مواد خود را ویژه خواص است.

Avraham و Beidenkopf کار با نمونه بود که شکاف افشای تازه سطوح خارج از ساختار لایه لایه. آنها با استفاده از یک اسکن میکروسکوپ تونل زنی — STM-در آزمایشگاه خود را برای پیگیری چگالی الکترونی در بخش های مختلف از مواد. این نظریه پیش بینی کرد که سطح اندازه گیری را نشان می دهد یک ماده است که رفتار به عنوان یک ضعف topological insulator به این ترتیب که فلزی در لبه و عایق در سطوح بالا و پايين. ضعیف عایق توپولوژیک یک کلاس از topological مواد است که پیش بینی شده بود اما هنوز اثبات تجربی بنابراین این گروه امیدوار به کشف چنین مشخصه خواص در لبه های سطوح. این محققان در واقع پیدا کردن که این مواد در عمل به عنوان یک ضعف topological insulator در آن شکاف طرف. اما در tops و پایین از نمونه های این گروه یافت می شود شواهد نشان می دهد قوی topological insulator, به جای عایق که پیش بینی شده بود.

می تواند یکی از این مواد نه تنها در همان زمان عایق و رسانا اما انجام دو روش مختلف? به عنوان محققان در ادامه به آزمایش تست مواد با روش های مختلف و تایید اصلی خود نتایج را همراه با یان آنها همچنان به پازل بیش از این نتایج عجیب و غریب. در یک نقطه می گوید: Avraham آنها حتی اندازه گیری دسته ای جدید از نمونه های است که رشد به طور مستقل توسط Junior پروفسور آنا Isaeva و دکتر الکساندر Zeugner در Technische Universitaet درسدن فقط به مطمئن شوید که نتایج کلی و نه یک اتفاقی اموال یکی از خاص دسته ای از نمونه.

بخشی از نهایی خود را دستیابی به موفقیت می گوید یان آمد از نظری تحقیق مقاله منتشر شده توسط یکی دیگر از گروه فیزیک که حدس زده چگونه چنین دوگانه مواد ممکن است عملکرد. Topological مواد گاهی طبقه بندی شده با توجه به تقارن — یک ملک از ساختار اتمی مواد. دانشمندان به دنبال مکان بر روی سطوح که در آن هر گونه تقارن می تواند شکسته شود به دلیل نقص و یا بی نظمی در سطح است که پراکندگی الکترون را تحت تاثیر خواص در آن نقطه و برجسته این نوع تقارن “حفاظت” هر topological دولت است.

در نهایت نظریه و آزمایش آمد و با هم به نمایش در مقاله منتشر شده در طبیعت مواداست که این ماده در واقع دو نوع مختلف از topological insulator در یک. در معرض لایه از شکاف سمت سطوح ایجاد “گام-لبه های” کانال که الکترون به برخی از راه. در حالی که دو طرف در حال محافظت شده توسط هر دو بار برگشت و تقارن ترجمه های tops و پایین محافظت شده توسط کریستالی آینه تقارن منجر به یک فلز مانند دولت که در آن الکترون ها حرکت می کند.

در حالی که این دو در یک ترکیب ساخته شده آن را به چالش کشیدن برای طبقه بندی مواد topologically — یکی از اهداف اصلی چنین اندازه گیری — محققان بر این باورند که دیگر جدید topological مواد می تواند به نوبه خود به دو خواص. که باز احتمال مهندسی مواد به چند مورد نظر خواص الکتریکی ،

“از لحاظ فنی این کار بود اما داستان خود را تبدیل به ساده می گوید:” یان.

“این هم داستان یک دوستی بزرگ و چه اتفاقی می افتد زمانی که شما می توانید چنین نزدیک همکاری های علمی می گوید:” Avraham.

“و این همه را با یک سوال در مورد یک نوع خاص از مواد” می افزاید: Beidenkopf.

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

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>