Sciencemag.cz
Doporučujeme
Ačkoliv náboj elektronu se zdá být nedělitelný, v topologických izolátorech dává smysl mluvit i o elektrických nábojích s velikostí jedné čtvrtiny nebo dvou třetin elektronu.
Vědci z University of Illinois v Urbana-Champaign se zaměřili na jeden konkrétní typ topologických izolátorů, tzv. topologické krystalové izolátory. Taylor Hughes, jeden z autorů práce publikované v Science, uvádí, že když je elektron nedělitelný, mluvit o zlomku náboje může vypadat divně. Elektrický náboj materiálu se nicméně skládá z příspěvků mnoha elektronů a jejich rozmístění v prostoru může mít jako výsledek lokalizované a ostře kvantifikované zlomky náboje. Nejjednodušším příkladem je jednorozměrný řetězec atomů symetrický podle středu. Pokud v takovém uspořádání chybí jeden elektron, má každá z polovin řetězce kladný náboj +1/2. V materiálech s rotační symetrií pak podle konkrétního typu základní symetrie mohou vznikat náboje 1/3, 1/4 i 1/6. A pokud chybí nebo přebývá více elektronů, změní se i číslo v čitateli… Vědci nicméně namísto materiálu složeného z normálních atomů vše prozatím demonstrovali jen na umělých obvodech, který mají být z hlediska existence zlomkových elektrických nábojů jejich analogií.
Předcházející teoretické modely naznačují, že zlomkové náboje by přímo mohly identifikovat novou třídu exotických materiálů, tzv. topologické izolátory vyššího řádu. Topologické izolátory vedou proud jinak na svém povrchu (obvodu) než uvnitř. Jednou z jejich výhod je, že vodivost se často zachovává i v případě poškození materiálu (kazy, lámání…). Elektronické i optické systémy na jejich základě proto mohou být robustní, odolné proti opotřebení i výrobním vadám. Topologické izolátory vyššího řádu by k tomu mohly nabídnout i speciální chování materiálu v místech, kde se různé povrchy/okraje spolu kříží (např. rohy). Součástí nového výzkumu je i vývoj metody měření, která by mohla zlomkové elektrické náboje jednoduše identifikovat; tímto způsobem by se pak dalo zjišťovat, zda zkoumaný materiál nemůže být hledaným topologickým izolátorem vyššího řádu.
Christopher W. Peterson et al. A fractional corner anomaly reveals higher-order topology, Science (2020). DOI: 10.1126/science.aba7604
Zdroj: University of Illinois at Urbana-Champaign/Phys.org
jinak samo o sobě, že někde je parciální elektrický náboj, je v chemii celkem běžné. vazba je polární, na jednom z atomů je zlomek kladného, na druhém zlomek záporného náboje… čili výše zmíněné mi subjektivně přijde celkem „normální“.