Bilim adamları spintronics için topolojik metalleri tanımlamanın, manipüle etmenin yeni yolunu buldular

Bilim adamları spintronics için topolojik metalleri tanımlamanın, manipüle etmenin yeni yolunu buldular

Sosyal medyada Paylaş

Bilim adamları spintronics için topolojik metalleri tanımlamanın, manipüle etmenin yeni yolunu buldular

Normal bir metalden bir Weyl semimetalında meydana gelen bir elektron olayı, Weyl semimetalında momentum, enerji ve dönüşü yansıtan bir yansıma ile birlikte belirli durumlara iletilir. Net elektron akışı olmayan bir net dönüş akımı, Weyl semimetalinde bir şarj akımına yol açabilir. Kredi: Argonne Ulusal Laboratuvarı / Ellen Weiss

Topolojik malzemeler, kuantum bilgisi araştırmasında ve kuantum bilgisi ve spintronics için potansiyel uygulamalara sahip olduklarından, önemli bir konu haline gelmiştir. Bunun nedeni, topolojik materyallerin, bir elektronun momentumunun dönüş yönüne bağlı olduğu tuhaf elektronik durumlara sahip olması, bilgi kodlamak ve iletmek için yeni yollardan yararlanılabilecek bir durumdur. Manyetik Weyl dönemsel olarak adlandırılan bir tür topolojik malzeme, manyetik alanlarla manipüle etme kabiliyeti nedeniyle ilgi çekmektedir.

Ancak, bu materyaller çok yeni olduğu için, bilim adamlarının Weyl semimetallerini tanımlamaları ve karakterize etmeleri zor olmuştur. ABD Enerji Dairesi’ndeki (DOE) Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim adamlarının yakın tarihli bir teori ve modelleme çalışması araştırmacılara sadece Weyl semimetallerini bulmak için daha kolay bir yol değil, aynı zamanda potansiyel spintronik cihazlar için daha kolay manipüle etmenin bir yolunu da verebilir.

Weyl semimetallerini araştırmak için önceki girişimlerde, X-ışını veya lazer kaynağı ve dikkatlice hazırlanmış numuneler gerektiren karmaşık bir tekniğe güvenildi. Argonne araştırmacıları, semimetallerin gözlemini basitleştirmek için, bunun yerine, iki temel özellik olan elektronik spin ve şarj arasındaki ilişkiyi kullanmayı, topolojik materyallerin doğasını ortaya çıkarmayı ve bilim insanlarına bunları kullanmanın yeni yollarını vermeyi önerdi.

Argonne materyalist bilim adamı Olle Heinonen, “Bu dönemde, bir akım geçirmeye çalışıp yaşamayacağımızı görebileceğimiz bir imza olup olmadığını bilmek istiyoruz, bunun bir özelliği olan bir Weyl semimetal olması.” Dedi.

Weyl semimetalinde bir şarj akımı oluşturmak için Heinonen ilk önce normal bir metal ile Weyl semimetal arasındaki arayüzde bir döndürme akımı enjekte etmeyi önerdi. Döndürme akımı, belirli bir yöne işaret edilmiş dönmelere sahip bir elektron akışını içerirken, zıt dönme elektronları diğer şekilde çekildiği için enjekte edilen net yük yoktur.

“Bunu, iki yüzücünün bir yüzme havuzunun karşısında, biri serbest stilde ve biri de sırtüstü vuruşta yapması gibi düşünebilirsiniz” dedi. “Yüzmenin net bir yönü yok, ancak net bir serbest stil var.”

Spinler tercihli olarak normal metalden Weyl semimetalına hareket ettirilerek araştırmacılar, semimetalın, elektronlarını belirli yapıda elektronik yapılarında barındırmak için yollar bulması gerektiğini bulmuşlardır. Heinonen, “İstediğiniz yere herhangi bir elektronu sokamazsınız,” dedi.

Bunun yerine, araştırmacılar elektronların dönüşlerini mevcut ve enerjisel olarak elverişli yerlere tekrar dağıtma eğiliminde olduğunu bulmuşlardır. Heinonen, “Tüm dönüşünüzü belirli bir elektronik duruma sığdıramayabilirsiniz, ancak aynı miktarda ekleyen farklı durumlarda fraksiyonel dönüşler sağlayabilirsiniz,” dedi. “Bir kayaya çarpan bir dalganız olduğunu hayal edin; aynı miktarda suyun hala farklı yönlerde hareket ettiğini görebilirsiniz.”

Elektron, Weyl semimetal ile karşılaştığında bu şekilde “parçalandığında”, ortaya çıkan farklı elektronik durumlar farklı hızlarla hareket eder ve bir şarj akımı oluşturur. Bu akımın ölçülme yönüne bağlı olarak – örneğin, yukarıdan aşağıya veya soldan sağa – bilim adamları farklı sonuçlar gördü.

Heinonen, “Elektronun parçalanma şekli, manyetik Weyl semimetal’ında enerji, momentum ve spin arasındaki ilişkilerle çok hassas bir şekilde ilişkilidir.” Dedi. “Sonuç olarak, yük akımının yönünün nasıl değiştiği Weyl semimetal’in özellikleriyle doğrudan ilişkilidir ve topolojik özelliklerini belirlemenizi sağlar.”

Anizotropiyi veya Weyl semimetalinde farklı yönlerde ölçüldüğünde yük akımındaki farkı görmek araştırmacılara iki bilgi verir. Birincisi, malzemenin Weyl yapısını ortaya çıkarır, ancak belki de daha önemlisi araştırmacıların malzemenin özelliklerini ayarlamasına izin verir. Heinonen, “Gördüğümüz cevap çok ilginç, çünkü bu bir Wey temsilidir ve bu ilginç anizotropik tepkiye sahip olduğu için muhtemelen bazı cihazlarda bundan faydalanabiliriz.” Dedi. “İnsanların birçok Weyl semimetal yaptıkları sürece eğrinin biraz ötesindeyiz, ancak bu bize daha popüler hale gelmesi muhtemel bir tür malzeme ile deneme ve deneme yapmanın ucuz bir yolunu sunuyor.”

1 Kasım sayısında “Manyetik Weyl semimetallerinde spin-to-şarj dönüşümü” araştırmasına dayanan bir yazı yayınlandı. Fiziksel İnceleme Mektupları. Argonne’nin Ivar Martin’i, şu anda Case Western Reserve Üniversitesi’nde Fizik Profesörü Asistanı olan Shulei Zhang ve Waterloo Üniversitesi’nden Anton Burkov da çalışma üzerinde işbirliği yaptı.


Weyl semimetallarında bulunan kiral sıfır sesi


Kaynak

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir