时间: 2024-03-17 17:48:55 | 作者: 履带加热器
拓扑绝缘体的外表态是一种存在于资料外表或边际的特别电子状况，这些状况由资料内部的拓扑性质决议。拓扑绝缘体的外表态引起了广泛重视，由于外表态电子遭到特别的维护，能够在没有能量丢失的情况下传输电流，然后有望完成超低耗散的量子电子设备器材。自2000年代初以来，尽管发现了许多拓扑资料，但在大规模上完成量子相干传输——这关于使用拓扑性质至关重要——仍然是一个严重的技能应战。
尽管工程化的纳米结构现已展现了量子相干性，但这种性质在传统的强拓扑绝缘体中只能在十分有限的区域观察到。这在某种程度上预示着，为了使用这些资料的量子相干性，需求制作纳米级的精细结构，这约束了它们在实践使用中的潜力。未处理这个问题，科学家们提出了一种新型资料——高阶拓扑绝缘体。但是，之前的研讨首要重视在那些一起存在非拓扑导电状况的体系上，这相同约束了完成朴实的量子相干传输的可能性。
最近发表于物理学顶刊Nature Physics的一项研讨，供给了在内涵拓扑绝缘体α-Bi4Br4中，存在于绝缘体内部和外表能隙中的无能隙拓扑铰链态的量子传输依据。α-Bi4Br4是一种高阶拓扑绝缘体资料，由铋 （Bi） 和溴 （Br） 元素组成，它不仅在外表有导电态，还在样品的铰链 （即样品边际的边际） 上展现出一维的导电通道。研讨的磁电阻丈量显示出显着的阿哈罗诺夫-玻姆振动，其周期为h/e （其间h代表普朗克常数，e为电子电荷） 。观察到的周期性标明晰盘绕铰链的电子的量子干与。作者进一步证明，h/e振动随磁场方向的改变而演化，沿着由拓扑和对称性允许的铰链形式的干与途径。
该研讨的发现，提醒了拓扑铰链形式的量子传输呼应，这种呼应既具有拓扑实质也具有量子相干性，最终能使用于高效拓扑电子设备的开发。
图1 观察到拓扑铰链态的阿哈罗诺夫-博姆振动。阿哈罗诺夫-玻姆（Aharonov-Bohm）效应是量子力学中的一个现象，它标明即便在没有电磁场的区域内，电磁势依旧能影响电子的量子相位，并因而影响电子的行为。这一效应的一个直接结果是，当电子绕过一个带磁通的区域时，即便电子自身并未直接穿过磁场，它们的波函数也会由于磁场的存在而产生干与，导致观测到的物理量（如电阻）呈现周期性的改变。
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