Материал-изолятор, являющийся проводником на его гранях

14.06.2018

Ученые-физики из университета Цюриха обнаружили материал, относящийся к новому классу топологических изоляторов высшего порядка. Грани кристаллических твердых тел из этих материалов проводят электрический ток почти без сопротивления, в то время, как остальная часть материала остается изолятором. Такие уникальные свойства новых материалов могут оказаться очень полезными для создания новых видов электронных устройств и, безусловно, для создания квантовых вычислительных систем.

Топология, наука, являющаяся частью материаловедения, занимается исследованиями свойств твердых частиц и тел, защищенных от деформаций и воздействий различных внешних факторов. Одним из направлений этой науки являются исследования топологических изоляторов, кристаллических материалов, которые проводят электрический ток только в поверхностном слое. При этом, за счет некоторых физических эффектов проводящие поверхности не могут быть переведены в изоляционное состояние.

Теоретические расчеты, проведенные физиками, показали, что свойства топологических изоляторов высшего порядка должны быть крайне стабильными. Другими словами, на электропроводность граней кристаллов не должны влиять примеси и другие нарушения кристаллической решетки. Кроме этого, грани кристаллов не нуждаются в дополнительной обработке или в каком-нибудь инициировании для получения токопроводящих свойств. И даже если кристалл вдруг сломается, то электрический ток все равно продолжит течь по нему по вновь образовавшимся граням.

Данные исследования находятся сейчас по большей мере в теоретической области. Но исследователи уже предложили один материал, который может являться топологическим изолятором высшего порядка, теллурид олова. "В скором времени мы найдем и другие материалы, обладающие подобными свойствами" - рассказывает профессор Титус Неуперт (Titus Neupert), - "Грани этих материалов будут работать как своего рода "шоссе" для электронов, т.е. они могут быть использованы в качестве токопроводящих дорожек электронных цепей. Более того, топологические изоляторы могут быть объединены с магнитными, полупроводниковыми и сверхпроводящими материалами, что позволит использовать их для создания квантовых компьютеров".

<< Назад: Недорогой способ очистки воздуха от углекислого газа 15.06.2018

>> Вперед: Пассажирские самолеты без иллюминаторов 14.06.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Определение прозрачных объектов 25.03.2022 Роботы и другие автоматизированные системы всегда испытывали трудности с визуальным определением трехмерной формы прозрачных объектов, например, сделанных из стекла. Новая система решает эту проблему, используя лазер для быстрого нагрева требуемой поверхности. Система Glass360Dgree, разработанная в немецком Институте прикладной оптики и точного машиностроения Фраунгофера, включает в себя инфракрасный лазер, а также две высокочувствительные тепловые камеры. В течение долей секунды лазер перемещается по всей поверхности предмета, слегка нагревая его. При этом нет риска, что предмет расплавится или сгорит, так как он нагревается всего на 3 °C. Хотя поглощенная тепловая энергия сохраняется в стекле или другом материале лишь в течение короткого времени, этого достаточно, чтобы две камеры одновременно с двух углов зафиксировали изменения тепловой характеристики объекта. Эти данные анализируются компьютерной системой, которая затем может определить трехмерную форму и размер объекта. Наряду с прозрачными материалами, технология может быть использована для получения изображений трудно сканируемых веществ, таких как вещества с высокой отражательной способностью или сплошной черный цвет.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025