Fyzici vyrobili nové zariadenie, ktoré dokáže preukázať kvantový anomálny efektPredsieň.V
Čo je Hallov efekt?
Kvantový Hallov jav je makroskopický jav, ktorý uvádza, že šmykový odpor v materiáli sa mení v krokoch.Možno ho pozorovať v dvojrozmerných elektronických systémoch, ktoré vyžadujú nízke teploty a silné magnetické polia.
Dvojrozmerný systém však môže spontánnevytvárajú svoje vlastné magnetické pole, a to aj v neprítomnosti vonkajších polí. Napríklad pomocou orbitálneho feromagnetizmu, ktorý vzniká v dôsledku interakcie elektrónov. Toto je anomálny kvantový Hallov efekt.
Príklad účinku v reálnom živote
Ak si vezmeme obyčajný drôt, cez ktorý pretekáelektrický prúd a pomocou magnetického poľa môžete vytvoriť nové elektrické napätie. Bude kolmá na tok prúdu. Ide o takzvaný Hallov efekt.
Zdroj: MaximeMartinez, CC BY-SA 4.0, prostredníctvom Wikimedia Commons
Existuje jeho zodpovedajúca kvantová verziaefekt, ktorý sa vyskytuje pri určitých prírastkoch alebo kvantách. Tým sa otvorila možnosť využitia kvantového anomálneho Hallovho efektu na vytvorenie nových vysoko vodivých drôtov alebo dokonca kvantových počítačov. Fyzika, ktorá k tomuto javu vedie, však stále nie je úplne pochopená.
Čo urobili vedci?
Skupina výskumníkov vedená zamestnancamiInštitút materiálovej vedy Univerzity Tsukuba použil topologický izolačný materiál. V ňom prúd tečie na rozhraniach, ale neprechádza cez hlavnú hmotu, aby spôsobil kvantový anomálny Hallov efekt.
Fyzici zistili, že použitím feromagnetického materiálu - železa - ako vrchnej vrstvy zariadenia, magnetický efektMôže to byť spôsobené alternatívnou metódou magnetického dopingu s magnetickými nečistotami.
Pripomeňme, že magnetické usporiadanie(usporiadané priestorové usporiadanie magnetických momentov) sa najviac študuje v pevných látkach, ktoré majú v usporiadaní atómov ďalekonosné usporiadanie a kryštálovú mriežku, v uzloch ktorej sa periodicky nachádzajú atómy s magnetickými momentmi.
Aký bol experiment?
Výsledkom je, že prúd generovaný kvantovým anomálnym Hallovým efektom môže prechádzať pozdĺž hranice vrstvy bez rozptylu. A to je veľmi užitočné pre prevádzku nových zariadení na úsporu energie.
Na výrobu tenkovrstvového nástrojamonokryštálová heteroštruktúra, ktorá pozostáva z vrstvy železa na vrchu teluridu cínu, bola pestovaná na templáte epitaxiou molekulárneho lúča. Vedci merali magnetizáciu povrchu pomocou neutrónov, ktoré majú magnetický moment, ale nemajú elektrický náboj.
Čo je spodnom riadku?
Vedci zistili, že feromagnetický poriadok je stanovený asi dva nanometre vo vrstve teluridu cínu zJe pozoruhodné, že existuje aj pri izbovej teplote.
Pomôže v projekte implementácie spintronikynovej generácie a vytvoriť kvantové výpočtové zariadenia. Vyžaduje si to len vrstvy, ktoré demonštrujú kvantový anomálny Hallov efekt. Teraz, ako ukázala táto štúdia, je pomerne ľahké ho získať.
Čítaj viac:
Vesmírne lietadlo dopraví náklad na ISS a pristane na bežnom „letisku“
Hviezda sa priblížila k čiernej diere a tá sa roztrhla: vedci to pozorovali z troch ďalekohľadov
Fyzici vysvetľujú Hawkingov „kozmický nesúlad“: ako to zmení vedu
Titulná fotografia: Simon Whitehead z Austrálie, CC BY 2.0, prostredníctvom Wikimedia Commons