Model baru menjelaskan elemen kuantum 3D

Sosok itu sedang menunggu elektron dalam logam kuantum topologi diaktifkan oleh medan magnet. Begitu mereka mulai bergerak, mereka mengikuti heliks yang berputar ke atas – berbeda dengan gambar yang diusulkan sebelum memindahkan elektron dalam bidang dua dimensi. Ini menciptakan efek khusus yang merupakan dasar dari fenomena kuantum topologi yang dijanjikan.

Ilmuwan di Cluster of Excellence ct.qmat – Kompleksitas dan topologi dalam materi kuantum Telah mengembangkan pemahaman baru tentang bagaimana elektron berperilaku dalam medan magnet yang kuat.Hasilnya menjelaskan pengukuran arus listrik dalam instrumen tiga dimensi yang menandakan efek ruang kuantum – itu hanya fenomena yang terkait dengan logam dua dimensi. , Yang dianggap menjadi kandidat yang sangat kuat dan karena itu sangat kuat untuk teknologi kuantum. Hasil ini baru saja diterbitkan dalam jurnal ilmiah Komunikasi dengan alam.

Dr. Tobias Meng dan Dr. Johannes Goth adalah peneliti karir awal di Wrzburg-Dresden Cluster of Excellence. ct.qmat Yang telah meneliti bahan kuantum topologi sejak 2012 Alam Mengklaim bahwa elektron dalam topologi logam zirkonium pentelitrida (ZRT)5) Bergerak hanya dalam bidang dua dimensi meskipun materinya tiga dimensi. Meng dan Goth memulai penelitian dan eksperimen mereka sendiri pada materi ZrTe5. Meng, dari Universitas Dresden (TUD) di Technys, mengembangkan model teoretis, merancang eksperimen Goth di Institut Max Planck untuk Fisika Kimia Padat. Tujuh pengukuran dengan teknik yang berbeda selalu mengarah pada kesimpulan yang sama.

Elektron menunggu mereka lewat to

Penelitian Meng dan Goth melukiskan gambaran baru tentang bagaimana efek Hall bekerja dalam material tiga dimensi. Para ilmuwan percaya bahwa elektron dipindahkan melalui logam dengan cara tiga dimensi, tetapi konduksi listriknya mungkin masih tampak dua dimensi. Hal ini dimungkinkan pada topologi logam zirkonium pentelitride karena sebagian elektron masih menunggu untuk diaktifkan oleh medan magnet luar.

“Cara elektron bergerak konsisten dengan semua pengukuran kami dan diketahui berbeda dari efek ruang kuantum dua dimensi. Tapi elektron kita bergerak ke atas dalam spiral tanpa terbatas pada gerakan melingkar di pesawat. Quantum adalah perbedaan yang menarik antara efek dan kondisi yang diusulkan dari apa yang terjadi antara elemen ZrTe5,Meng mengomentari asal usul model ilmiah baru mereka. “Ini hanya bekerja karena tidak semua elektron bergerak sepanjang waktu. Beberapa berdiri diam, seolah-olah mereka berbaris. Mereka diaktifkan hanya ketika medan magnet eksternal diterapkan. “

Tes mengkonfirmasi model

Untuk mengujinya, para ilmuwan mengurangi elemen kuantum topologi sebesar -271 derajat. Celsius Dan diterapkan medan magnet luar. Kemudian, mereka mentransmisikan arus melalui sampel, melakukan pengukuran listrik dan termoelektrik, menganalisis sifat magnetik material, mempelajari termodinamikanya, dan menerapkan ultrasound. Mereka bahkan menggunakan sinar-X, Raman dan spektrum elektronik untuk memeriksa fungsi internal komponen. “Namun, tidak satu pun dari tujuh pengukuran kami yang menunjukkan bahwa elektron hanya bergerak dua dimensi,” jelas Meng, kepala kelompok Amy Knott di TUD’s Quantum Design dan ahli teori proyek saat ini. “Model kami sangat sederhana, dan masih sepenuhnya menjelaskan semua data eksperimen.”

Outlook untuk instrumen kuantum topologi dalam 3D

Efek aula kuantum pemenang Hadiah Nobel ditemukan pada tahun 1980 dan menggambarkan aliran arus selangkah demi selangkah dalam logam. Ini adalah salah satu dasar fisika topologi, bidang yang telah memperoleh pengalaman intens sejak 2005 karena menjanjikan 21 bahan fungsional.Berdiri Berabad-abad hingga saat ini, efek Quantum Hall hanya terlihat pada logam dua dimensi.

Hasil ilmiah dari publikasi ini memperluas pemahaman tentang bagaimana elemen tiga dimensi berperilaku di medan magnet. Anggota klaster Meng dan Goethe telah menyatakan keinginan untuk lebih mengikuti arah studi baru ini: “Kami tentu ingin mengeksplorasi lebih detail perilaku peningkatan elektron dalam kasus lebih banyak logam tiga dimensi,” kata Meng.

Publik terlibat

Selain anggota kelompok penelitian Tobias Meng untuk desain kuantum TBD, publikasi ini dipimpin bersama oleh para ilmuwan dari tim Johannes Goth di Institut Max Planck untuk Fisika Kimia dalam Padat. Ultrasonografi diukur Pusat Helholtz Dresden-Rosendorf.

Referensi: S, Galsky, T. Ehmek, r. Waorizakak, PM Lozno, K. F, sebuah. Sharma, S. Das, F. Custer, P. “Sumber efek kuasi-ruang di ZRT5” oleh Sissy, M. Brando, r. Kachlar, a. Marco, M. Koenig, hal. Suikis, C. Felser, Y. Sasa, Ki. Lee, G.Gu, MV Zimmerman, o. Ivashko, DI Gorbanov, S. Gerlitsin, T. Forster, SSP Parkin, J. Wasitza, T. Meng dan J. Goth, 27 Mei 2021, Komunikasi dengan alam.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23435-y

Cluster of Excellence City.com

Klaster Keunggulan ct.qmat – Kompleksitas dan topologi dalam materi kuantum Kolaborasi penelitian bersama antara Julius-Maximilians-University W rzburg dan Technice University (TU) Dresden sejak 1999. Lebih dari 250 ilmuwan dari 33 negara dan empat benua telah mempelajari materi kuantum topologi yang mengungkapkan fenomena luar biasa dalam kondisi ekstrem – seperti suhu rendah, tekanan tinggi, atau medan magnet yang kuat. Membuat fitur khusus ini dapat digunakan dalam situasi sehari-hari akan menjadi dasar dari chip kuantum revolusioner dan jenis aplikasi teknologi baru. Cluster of Excellence didanai oleh Strategi Keunggulan Pemerintah Federal dan Negara Bagian.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.