有一种新材料,它表面会导电,但内部却是绝缘体!是不是很神奇

2019-11-01 投稿人 : www.chacha360.com 围观 : 1040 次

两天前我想分享原始的博科公园。

拓扑绝缘体是一种创新材料,它在表面导电,但内部是绝缘体。巴塞尔大学和伊斯坦布尔理工大学的物理学家已经开始研究拓扑绝缘体对摩擦的反应。实验表明,摩擦产生的热量明显低于传统材料,这是由于一种新的量子机制。其研究结果发表在《自然材料》杂志上。拓扑绝缘体由于其独特的电学特性,有望在电子计算机工业和量子计算机的发展中实现许多创新。薄表层导电电阻小,因此比传统材料产生的热量少。

科学家们在摇摆模式下使用原子力显微镜,由金制成的导电显微镜的尖端在拓扑绝缘体的二维表面上来回摇摆。当一个电压加到显微镜顶端时,钟摆的运动在表面感应出一个小电流。在传统材料中,一部分电能通过摩擦转化为热量,拓扑绝缘体导电表面上的结果看起来非常不同:转化为热量的能量损失显着降低。在SNI学院做这项工作的迪莱克伊尔迪兹博士解释说:测量清楚地表明,在特定电压下,电子摩擦几乎不产生热量。

相反,摆式原子力显微镜观察到一种不同类型的耗散机制,这与单电子隧穿共振进入比Bi2Te3表面稍高的位置有关。磁场的应用导致表面拓扑保护的破坏,并恢复预期的焦耳耗散过程。摆式原子力显微镜悬臂梁所经历的纳米机械能耗散,为拓扑绝缘体表面量子隧穿现象的耗散性质以及将机械振荡器耦合到一般量子材料的意义提供了丰富的信息来源。

博科公园|研究/出发地:巴塞尔大学

参考期刊《自然材料》

DOI : 10.1038/s-019-0492-3

博科公园

关注博科公园,在大美国看到更多宇宙科学

这篇文章最初是由第一作者写的,未经授权不得转载。

收集和报告投诉

拓扑绝缘体是一种创新材料,它在表面导电,但内部是绝缘体。巴塞尔大学和伊斯坦布尔理工大学的物理学家已经开始研究拓扑绝缘体对摩擦的反应。实验表明,摩擦产生的热量明显低于传统材料,这是由于一种新的量子机制。其研究结果发表在《自然材料》杂志上。拓扑绝缘体由于其独特的电学特性,有望在电子计算机工业和量子计算机的发展中实现许多创新。薄表层导电电阻小,因此比传统材料产生的热量少。

这使得拓扑绝缘体在电子元件中的应用引起了科学家们的特别兴趣。此外,在拓扑绝缘体中,可以减少和控制电子摩擦(即电子介导的电能到热量的转换)。巴塞尔大学、瑞士纳米科学研究所(SNI)和伊斯坦布尔理工大学的研究人员现在已经能够通过实验进行验证,并准确地证明通过摩擦将能量转化为热量的行为,这一过程称为耗散。巴塞尔大学物理系恩斯特迈耶教授领导的团队研究了表面摩擦对碲化铋拓扑绝缘体的影响。

研究人员还首次观察到一种新的量子力学耗散机制,这种机制只在特定电压下出现。在这些条件下,电子通过中间状态从尖端迁移到材料,类似于扫描隧道显微镜中的隧道效应。通过调节电压,科学家可以影响耗散。这些测量结果证实了拓扑绝缘体的巨大潜力,因为可以有针对性地控制电子摩擦。电阻加热引起的焦耳能量损失在电子器件中无处不在,而量子力学的耗散尚未在很大程度上得到探索。在本研究中,实验观察到Bi2Te3由于拓扑保护的表面态而抑制焦耳耗散。

相反,摆式原子力显微镜观察到一种不同类型的耗散机制,这与单电子隧穿共振进入比Bi2Te3表面稍高的位置有关。磁场的应用导致表面拓扑保护的破坏,并恢复预期的焦耳耗散过程。摆式原子力显微镜悬臂梁所经历的纳米机械能耗散,为拓扑绝缘体表面量子隧穿现象的耗散性质以及将机械振荡器耦合到一般量子材料的意义提供了丰富的信息来源。

博科公园|研究/出发地:巴塞尔大学

参考期刊《自然材料》

DOI : 10.1038/s-019-0492-3

博科公园

关注博科公园,在大美国看到更多宇宙科学

这篇文章最初是由第一作者写的,未经授权不得转载。