物理学助理教授马琼
电子游戏正规平台人员认为，当它被完全理解时, TAI可用于制造在电子设备中具有潜在应用的半导体, 马说. 轴子极不寻常的性质将支持一种新的电磁响应，称为拓扑磁电效应, 为实现超灵敏铺平了道路, 超快的, 无耗散传感器, 探测器, 以及存储设备.
在物理学家和材料科学家的这条电子游戏正规平台路线的中心是轴子, 弱相互作用粒子30多年前由理论学家首次提出, 马说. 它们是暗物质的主要候选者之一, 一种神秘的物质形式，被认为约占宇宙的85%.
在高能物理中寻找轴子的工作正在积极进行, 最近有人提出轴子可以在固态材料中以准粒子的形式实现. 轴子的首选位置是在量子TAI材料中, 电子游戏正规平台人员认为轴子以低能电子激发的形式存在, 马说.
“我们开始在精心设计的量子器件中寻找拓扑轴子绝缘状态，该器件由偶数层mnbi2te4或碲化铋锰制成,马说. “之前的电子游戏正规平台已经证明了这种绝缘状态, 即, 非常大的阻力, 这是, 然而, 对任何绝缘体都成立. 我们想进一步证明轴子绝缘体独有的特性，而这些特性在常规绝缘体中并不存在, 比如钻石.”
该材料形成二维层状晶体结构, 这使得Ma和她的同事们可以用大多数药店和超市都能买到的玻璃纸胶带机械地去角质. 提出了具有偶数层的薄片状结构作为轴子绝缘体.
马与电子游戏软件的物理学家Brian Zhou和Kenneth Burch密切合作. 周使用了一种独特的量子技术来检测MnBi2Te4的磁性. Burch拥有独特的手套箱设备，用于在惰性环境中处理样品.
“我们首先用光学方法表征了层数，然后进行了电输运测量, 如测量样品在不同条件下的电阻, 包括变电场, 磁场, 环境温度,马说.
电子游戏正规平台人员发现了霍尔效应, 一个众所周知的物理定律，在外加磁场的影响下，电子以与轴成一定角度的运动. 马说，只有这些电子在没有这种辅助的情况下运动. 关键在于材料的拓扑结构, 或者它的电子的量子特性以及它们所处的波.
“We observed a novel property for electrons travelling across this material in its Axion insulating state: The electrons do not travel in a straight line; instead, 它们向横向偏转. 这种效应通常只能在较大的磁场下观察到, 这就是霍尔效应,马说. “但是这里, 这种偏转是由于材料的固有拓扑结构和没有外部磁场的情况下发生的. 更有趣的是，电子偏转到顶层和底层的相反方向. 因此，我们将其命名为霍尔效应. 层霍尔效应是拓扑轴子绝缘状态的一个明显特征, 这在常规绝缘体中不会发生.”
马对这个项目的电子游戏正规平台得到了美国农业部的支持.S. 能源部, 说，电子游戏正规平台小组惊奇地发现，拓扑的轴子绝缘状态和层霍尔效应可以通过所谓的轴子场有效地控制, 哪个是电场和磁场的乘积.
“这意味着电子在顶层和底层向左或向右偏转可以通过电场和磁场的集体应用来切换,马说. “单一领域无法将一种情况转变为另一种情况.”
哈佛大学化学助理教授徐素阳, 该报告的主要作者, 添加, “我们对这项工作感到非常兴奋，因为它展示了拓扑轴子绝缘体状态的第一个现实平台.”
Ma说，拓扑轴子绝缘状态的识别导致下一步寻找该系统中定义轴子动力学的特征, 这被称为拓扑磁电效应.
“拓扑ME效应是一种将电转化为磁的全新机制, 反之亦然, 没有能量损失, 具有实现超节能自旋电子和存储器件的巨大潜力,马说。.
为了证明这一点，需要进一步优化材料质量, 设备的几何形状, 扩大实验能力, 马说.
Ed Hayward |大学传播| 2021年8月