Електрони можуть долати дефекти в топологічних ізоляторах
Планета науки

Електрони можуть долати дефекти в топологічних ізоляторах

16.07.2010 11:46

Електрони

Група фізиків з Прінстонського університету (США) вивчила електронні поверхневі стани в топологічному ізоляторі і показала, що поверхневі дефекти не є для них перешкодами. Результати роботи опубліковані в журналі Nature.

Топологічні ізолятори цікаві тим, що електрони можуть переміщатися вільно тільки в їх приповерхневих шарах. Ці електрони – теоретично – також здатні долати дефекти (наприклад, атомарні «сходинки»), які зупинили б їх в звичайному металі.

Для того, щоб перевірити прогнози теорії, фізики виконали експеримент з кристалом сурми. Цей елемент відноситься до напівметалів і не може вважатися дійсним топологічним ізолятором, проте він дає необхідні топологічні поверхневі стани.

Кристал був поміщений у високовакуумну камеру, після чого його обробили з метою створення ступінчастої поверхні і охолодили до 4 К. Затем поверхня зразка досліджувалася за допомогою скануючого тунельного мікроскопа, який оцінює щільність електронних станів. Як виявилось, «топологічні» електрони успішно долають сходинки приблизно в 50% випадків; у металах – мідь – ця цифра опускається до нуля. У інших топологічних ізоляторах, на думку авторів, вірогідність може складати і 100%.

«Результати досвіду свідчать про те, що топологічні ізолятори можуть використовуватися як провідники, що сполучають нанорозмірні пристрої», – робить висновок керівник дослідження Алі Яздані.