Эксперимент продемонстрировал свойства топологического изолятора при комнатной температуре – открытие приближает создание спинтроники

Многие квантовые процессы могут наблюдаться только при очень низких температурах, что ограничивает их полезность в реальных условиях. Исследователи из Принстона продемонстрировали странное квантовое состояние, происходящее в материале при комнатной температуре.

Топологический изолятор — это материал со структурой, которая уникальным образом проводит электроны. Основная часть материала является изолятором, полностью предотвращающим течение электронов сквозь него. Однако тонкие слои на его поверхности и по краям обладают высокой проводимостью, что позволяет электронам свободно перемещаться с высокой скоростью. Эти странные свойства свидетельствуют о некоторых интригующих квантовых состояниях топологических изоляторов, которые могут быть полезны для создания новых квантовых технологий.

Большинство квантовых состояний чрезвычайно хрупки и нарушаются при вмешательстве. Тепло является основным триггером: когда материалы нагреваются, атомы в них вибрируют с более высокими энергиями, что нарушает квантовое состояние. Большинство экспериментов, использующих квантовые эффекты, необходимо проводить при температурах, близких к абсолютному нулю, когда движение атомов резко замедляется. Это обстоятельство делает такие технологии непрактичными для широкого использования.

В новом исследовании ученые из Принстона нашли способ обойти это и продемонстрировали квантовые эффекты в топологическом изоляторе при комнатной температуре. В качестве объекта экспериментов было выбрано неорганическое кристаллическое соединение – бромид висмута.

Было обнаружено, что этот материал имеет нужную ширину изолирующего барьера, в котором электроны