Физики изготовили новое устройство, которое может продемонстрировать квантовый аномальный эффект Холла. В
Vad är Hall-effekten?
Квантовый эффект Холла — макроскопическое явление. Его суть в том, что поперечное сопротивление в материале меняется ступенчато. Его можно наблюдать в двумерных электронных системах. Для этого требуются низкие температуры и сильные магнитные поля.
Men ett tvådimensionellt system kan spontantgenerera sitt eget magnetfält, även i frånvaro av yttre fält. Till exempel med hjälp av orbital ferromagnetism, som uppstår som ett resultat av interaktion av elektroner. Detta är den anomala kvanthalleffekten.
Ett exempel på effekten i verkliga livet
Om vi tar en vanlig tråd som rinner igenomelektrisk ström, och använda magnetfältet, kan du skapa en ny elektrisk spänning. Den kommer att vara vinkelrät mot strömflödet. Detta är den så kallade Hall-effekten.
Källa: MaximeMartinez, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Det finns dess motsvarande kvantversioneffekt som uppstår med vissa steg, eller kvanta. Detta öppnade upp möjligheten att använda den kvantanomala Hall-effekten för att skapa nya mycket ledande ledningar eller till och med kvantdatorer. Men fysiken som leder till detta fenomen är fortfarande inte helt förstådd.
Vad har forskarna gjort?
En grupp forskare ledda av anställdaMaterials Science Institute vid University of Tsukuba använde ett topologiskt isolatormaterial. I den flyter strömmen vid gränssnitten, men passerar inte genom huvudmassan för att orsaka den kvantanomala Hall-effekten.
Физики выяснили, что используя ферромагнитный материал — железо — в качестве верхнего слоя устройства, магнитный эффект близости может привести к магнитному упорядочению без внесения беспорядка. Его мог вызвать альтернативный метод легирования магнитными примесями.
Minns att den magnetiska ordningen(ordnat rumsligt arrangemang av magnetiska moment) studeras mest i fasta ämnen som har en lång räckviddsordning i arrangemanget av atomer och ett kristallgitter, vid vars noder atomer med magnetiska moment periodiskt befinner sig.
Hur var experimentet?
Som ett resultat kan strömmen som genereras av den kvantanomala Hall-effekten passera längs skiktgränsen utan spridning. Och detta är mycket användbart för driften av nya energibesparande enheter.
För att göra tunnfilmsinstrumentenkristall heterostruktur, som består av ett lager av järn ovanpå tenntellurid, odlades på en mall genom molekylär strålepitaxi. Forskarna mätte magnetiseringen av ytan med hjälp av neutroner, som har ett magnetiskt moment men ingen elektrisk laddning.
Vad är slutresultatet?
Ученые обнаружили, что ферромагнитный порядок устанавливается примерно в двух нанометрах в слое теллурида олова от границы с железом. Примечательно, что он существует даже при комнатной температуре.
Det kommer att hjälpa till i implementeringsprojektet för spintronicsnästa generation och skapa kvantberäkningsenheter. Detta kräver bara lager som visar den kvantanomala Hall-effekten. Nu, som denna studie har visat, är det ganska lätt att få tag på.
Läs mer:
Rymdplanet kommer att leverera last till ISS och landa på en vanlig "flygplats"
Stjärnan närmade sig det svarta hålet och det slets isär: forskare observerade detta från tre teleskop
Fysiker förklarar Hawkings "kosmiska obalans": hur det kommer att förändra vetenskapen
Omslagsfoto: Simon Whitehead från Australien, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons