Открытие позволило управлять необычными свойствами материала без замены образца
Физики из финских университетов Ювяскюля и Аалто впервые смогли экспериментально создать двумерный топологический кристаллический изолятор — материал, существование которого теоретически было предсказано более десяти лет назад, но до сих пор не удавалось подтвердить на практике. Основой нового материала стало двухслойное соединение олова и теллура.
Главная особенность структуры заключается в необычном распределении электрических свойств. Внутри материал практически не проводит электрический ток и ведет себя как обычный изолятор. Однако вдоль его границ возникают узкие проводящие каналы, по которым электроны могут двигаться почти без потерь. Такие каналы защищены особенностями расположения атомов в кристаллической решетке, поэтому менее чувствительны к ряду дефектов, которые обычно ухудшают работу электронных материалов.
Для подтверждения существования нового состояния ученые изготовили сверхтонкую двухслойную структуру из олова и теллура и исследовали ее электронные свойства. Эксперименты показали, что наблюдаемое поведение соответствует теоретическим моделям топологического кристаллического изолятора, предложенным более десяти лет назад.
Авторы работы также обнаружили возможность управлять проводящими свойствами материала без изменения его химического состава. Для этого достаточно создать механическое напряжение — другими словами, слегка растянуть или сжать кристалл. Такая деформация меняет взаимное расположение атомов и позволяет переключать или перестраивать топологическое состояние уже готового образца, не изготавливая новый материал.
Исследование относится к области фундаментальной физики и пока не предполагает практического применения в ближайшее время. Тем не менее ученые считают, что подобные материалы в будущем могут стать основой нового поколения электронных компонентов с низким энергопотреблением.
Кроме того, их рассматривают как перспективную платформу для спинтроники — направления электроники, использующего не только электрический заряд, но и собственное магнитное свойство электрона, — а также для квантовых устройств, способных работать при более высоких температурах, чем существующие экспериментальные системы.
Читайте также: Ученые приблизились к созданию человеческих сперматозоидов в лаборатории