Drie navorsingsgroepe, twee soorte elektroniese eienskappe, een materiaal

Die materiaal behoort aan 'n groep van materiale ontdek 'n dekade en 'n half gelede bekend as topologiese isolators. Hierdie materiaal is besig op hul oppervlaktes en isolerende in hul binnekant "grootmaat." Maar die twee eiendomme is onafskeidbaar: Sny die materiaal, en die nuwe oppervlak sal uitvoer, die grootste deel sal bly isolerende.

Sowat vyf jaar gelede, Dr. Nurit Avraham, is begin as 'n personeellid wetenskaplike in die nuwe groep van Dr. Haim Beidenkopf van die Instituut se Gekondenseerde Materie Departement. Rondom daardie tyd, het sy en Beidenkopf ontmoet Prof. Binghai Yan toe hy sy eerste wetenskaplike besoek aan die Weizmann Instituut het. Destyds Yan gewerk as 'n junior groepleier in die groep van prof Claudia Felser, 'n materiaal wetenskaplike wat nuwe vorme van topologiese materiaal is ontwikkel in haar laboratorium by die Max Planck Instituut vir Chemiese Fisika van vaste stowwe in Dresden. Beidenkopf en sy groep spesialiseer in die klassifisering en meting van hierdie materiaal op die skaal van enkele atome en die paaie van enkele elektrone, terwyl Yan is draai om teorie, voorspel hoe hierdie materiaal behoort op te tree en die uitwerk van die wiskundige modelle wat hul ongewone gedrag verduidelik.

Abraham en Beidenkopf was geïnteresseerd in die ontdekking van die eienskappe van 'n spesiale tipe van topologiese isolators waarin die chemiese struktuur georganiseer in lae. Hoe sal die lae invloed op die manier waarop elektrone is gevoer oor die oppervlak van die materiaal? Teoreties, stapel lae van 2D topologiese isolator sal na verwagting 'n 3D topologiese isolator waarin sommige van die oppervlaktes is besig en sommige is isolasie vorm. Yan voorgestel hulle werk met 'n nuwe materiaal wat voorspel deur hom en later ontwikkel in Felser se laboratorium. Gou die Weizmann en Max Planck groepe begin saamwerk.

Abraham het die projek, die verkryging van monsters van die materiaal uit Felser se laboratorium, onderneem die metings, en saam met Yan om te sien of voorspellings die teorieë 'eksperimenteel gebore sou word nie. As die samewerking verdiep, Beidenkopf en Abraham het die Fakulteit fisika om Yan weer uit te nooi om die Instituut, en hierdie besoek het uiteindelik gelei Yan om te besluit om Duitsland te verlaat en beweeg sy familie te Rehovot, om 'n pos in die Instituut se Gekondenseerde Materie Departement. "Daardie besluit was 'n keerpunt wat my sou stel op my huidige loopbaan," sê Yan.

In die komende jaar, sal Beidenkopf, Abraham, Yan en Felser saam te werk op verskeie navorsingsprojekte, die verkenning van die eienskappe van verskillende klasse van topologiese materiaal. Maar verstaan ​​hierdie spesifieke materiaal, 'n mengsel van bismut, tellurium en jodium, sou uitdraai om 'n langtermyn-projek wees. Om mee te begin, Yan ontleed die band struktuur van die materiaal, met ander woorde, die state elektrone "toegelaat" om dit bewoon. Wanneer die bands kry gekruis in die grootste deel, die sogenaamde "groep inversie", voorkom hulle elektrone vanaf rond te beweeg binne, maar hulle in staat stel om te beweeg op die oppervlak. Hierdie "projeksie" van 'n staat wat in die grootste deel van 'n materiaal op die oppervlak is wat gee topologiese materiaal hul spesiale eienskappe.

advertensie

bron: Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids. "Three research groups, two kinds of electronic properties, one material." ScienceDaily. ScienceDaily, 10 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200610135013.htm>.