Fázový přechod mezi 1D a 2D vodivostí topologického izolátoru Bi4I4. Credit: Jianwei Huang/Rice University

Dokázali přepnout vodivost z 2D na 1D

Topologický izolátor je normálně elektricky vodivý po svém povrchu (2D) a nevodivý uvnitř. Vědcům se však nově podařilo realizovat přechod na unikátní 1D vodivost, kdy elektrický proud může procházet pouze po hranách krystalu (1D, prostě místa doteku stěn) a samotné stěny jsou nevodivé.
Zkoumaným topologickým izolátorem byla sloučenina bismutu s jódem o chemickém vzorci Bi4I4. Přechod na 1D vodivost nastává při teplotě asi 27 °C a je vratný. Struktura krystalu se přitom mění mezi modifikacemi alfa a beta, což odpovídá drobné změně krystalické mřížky (zkosení – viz obrázek).
Změna elektrické vodivosti zprostředkovaná fázovým přechodem může být podle autorů studie potenciálně využitelná např. pro konstrukci elektrického spínače ovládaného změnou teploty. Celkem unikátní je, že k takové změně dochází při pokojové teplotě; jde o fázový přechod první řádu, tj. náhlý. Navíc by na základě zjištěných vlastností Bi4I4 mohly být efektivněji hledány i další topologické materiály se stejnými nebo mírně odlišnými vlastnostmi.
Chování elektronů v Bi4I4 se podařilo analyzovat pomocí úhlově rozlišené fotoemisní spektroskopie (angle-resolved photoemission spectroscopy, ARPES). Tato metoda je nejlepší dnes dostupnou sondou pro zkoumání topologických materiálů, protože poskytuje velmi zřetelnou signaturu, zda jsou materiály topologické, nebo ne. Rozhodnout mezi 1D a 2D topologickým stavem bylo ovšem i pomocí ARPES docela náročné. V laboratoři se podařilo syntetizovala krystaly Bi4I4, které byly až centimetr dlouhé, milimetr široké a stovky mikrometrů tlusté. Velikost krystalů umožnila provádět klíčová měření ARPES jak na horní, tak na boční straně materiálu.
Na výzkumu se podíleli vědci z Rice University (vydala příslušnou tiskovou zprávu), University of Texas (Dallas), University of California (Berkeley), Ohio State University a dalších institucí.

Jianwei Huang et al, Room-Temperature Topological Phase Transition in Quasi-One-Dimensional Material Bi4I4, Physical Review X (2021). DOI: 10.1103/PhysRevx.11.031042
Zdroj: Rice University / Phys.org

V galaktickém větru našli chybějící hmotu, tedy tu normální

Galaxie si mohou se svým okolím vyměňovat hmotu především díky galaktickému větru, který vzniká při …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close