写于 2017-11-22 03:23:22| 金沙平台| 总汇

犹他大学的工程师证明,建立第一个在其分子边缘导电的有机材料是可行的,但在被称有机拓扑绝缘体内充当绝缘体,这些材料是由薄的分子板(左)制成,类似于鸡丝和在其右边缘(蓝线)传导电力 - 电子以“向上”旋转的形式传递更多信息这些新材料可用于在量子计算机中以光速传送信息,因为它具有独特的物理行为特殊性称为狄拉克费米子的电子类,在他们的能量和动量图中描绘(右)照片来源:犹他大学犹他大学工程师郑正飞和刘峰是第一个展示有机拓扑绝缘体的有机材料电子在其分子边缘,但作为犹他州大学工程师内部的绝缘体表明它是可行的这些材料称为有机拓扑绝缘体,可以在量子计算机和其他高速电子设备中以光速传播信息

本周发表的研究报告称,第一种有机材料在其边缘导电,但在其内部充当绝缘体

“自然通讯”杂志将帮助开创材料科学研究的新领域,就像有机材料降低成本,减少发光二极管和太阳能电池的生产一样,资深作者,材料科学与教授兼主席冯峰说

“这是基于有机材料的拓扑绝缘体存在的第一次证明,”刘说:“我们的发现将扩大这些材料在从自旋电子学到量子计算的各种应用中的范围和影响”,而其他研究人员仍然必须合成新的有机拓扑绝缘体,刘说,他的团队以前的工作“显示我们可以设计一个n两个不同薄膜之间的界面产生拓扑绝缘体,“其中称为狄拉克费米子的电子沿着两个薄膜之间的界面移动,刘在刘易斯和他在犹他大学工程学院的同事进行理论计算以预测使用具有碳 - 碳键和碳 - 金属键的分子存在有机拓扑绝缘体,称为有机金属化合物在这项新研究中,研究小组研究了Dirac费米子沿着这种化合物的边缘移动,看起来像一块鸡丝为了产生拓扑绝缘体,科学家必须设计能够传输费米子的材料在拓扑绝缘体中,费米子表现得像无质量或无重量的光,当它们沿着材料的表面或边缘快速移动时导电

当这些费米子冒险进入然而,这种“失重”的电导率会停止,而狄拉克则更是如此ermions有一个称为自旋的属性,或者围绕粒子轴的角动量,其行为类似于磁极

这个属性为科学家提供了另一种将信息放入粒子的方法,因为旋转可以“向上”或“向下”切换这种机制可能是对旋转电子设备有用,称为自旋电子学,它可以存储电子的电荷和自旋中的信息“我们已经演示了一种具有特殊类型电子的系统 - 狄拉克费米子 - 其中自旋运动可以被操纵到传输信息,“刘说”这比传统电子产品更有优势,因为它更快,你不必担心散热“今年早些时候,刘和他的团队在铋系统中发现了一种”可逆的“拓扑绝缘体普通或狄拉克费米子的行为可以控制在两个薄膜之间界面的化合物铋是一种最广为人知的金属成分Pepto-Bismol的这些理论预测是由中国上海交通大学的共同作者通过实验证实的

尽管过去十年研究了基于不同材料的无机拓扑绝缘体,但有机或分子拓扑绝缘子还没有用郑飞进行研究Wang和Zheng Liu,他们都是犹他大学材料科学与工程的博士后研究员

这项研究主要由美国资助

 能源部,得到陆军研究实验室和国家科学基金会通过犹他大学材料研究科学与工程中心的额外支持出版物:ZF Wang,Zheng Liu,Feng Liu“有机金属晶格中的有机拓扑绝缘体”Nature Communications, 2013; 4:1471 DOI:101038 / ncomms2451来源:犹他大学图片:Zhengfei Wang和Feng Liu,犹他大学

作者:国巡芾