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科学家发现第一种反铁磁拓扑量子材料

2020-01-09 12:39:22    来源:    我来说两句()
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 科学家发现了一种新型的具有固有磁性和拓扑特性的体量子材料。这种新材料称为碲化锰铋(MnBi2Te4),在反铁磁自旋电子学和量子技术中的应用极有希望。

量子材料是全球范围内各种科学学科中研究活动的重点。这种材料类别似乎越来越复杂,并且具有诸如磁性,超导性或拓扑之类的物理现象,因此对于信息处理,传感器,计算等领域的技术进步极为有前途。同样在德累斯顿工业大学,量子材料研究也发挥着重要作用。随着量子材料卓越集群ct.qmat-量子材料的复杂性和拓扑结构以及维尔茨堡的朱利叶斯·马克西米利安斯大学的建立,该领域获得了更大的影响。

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量子材料的非凡性能通常需要特殊的,难以实现的条件,例如低温,极强的磁场或高压。因此,科学家们正在寻找即使在室温下,没有外部磁场且在正常大气压下也能表现出异乎寻常性质的材料。所谓的磁拓扑绝缘子(MTI)特别有前途。它们被认为是新颖的准粒子和空前的量子现象的来源,但是它们的实验实施却非常具有挑战性。

Anna Isaeva博士是德累斯顿工业大学和德累斯顿固态和材料研究所(IFW)量子材料合成与晶体生长的杰出教授,是ct.qmat杰出集群的副成员。她与小组成员一起在化学,物理和晶体学的界面上研究新的量子材料。

在来自20多个研究机构的40多名科学家的大规模国际合作中,Isaeva博士的团队极大地参与了新的,有前途的量子材料的发现。德累斯顿工业大学的科学家与来自德累斯顿莱布尼兹固态和材料研究所的亚历山大·齐格纳博士一起,为第一种本征磁性拓扑材料:锰-碲化锰(MnBi2Te4)开发了第一种晶体生长技术,并表征了物理性质的晶体。该研究合作在理论上证明了由西班牙Donostia国际物理中心领导的研究,以及在维尔茨堡大学为首的光谱实验中,MnBi2Te4是第一个低于其内尔温度的反铁磁拓扑绝缘体(AFMTI)。

这一发现对科学界的意义是巨大的:MTI晶体的表面具有边缘状态,即使没有外部磁场也可以实现量化的霍尔电导率。此外,AFMTI的制造对反铁磁自旋电子学的蓬勃发展做出了重要贡献。范德华磁性材料的新研究领域也可以从新型二维铁磁体中受益。

Isaeva博士的团队已经进一步优化了新材料的合成方案,从而可以更轻松地生产MnBi2Te4单晶。全球研究团队已加入MnBi2Te4中的磁性与拓扑相互作用的研究。最近的发现表明,存在更多的MnBi2Te4结构衍生物,这与MTI有关。

“我们目睹了依靠内在磁化而不是依靠磁性掺杂方法的新型磁拓扑绝缘子系列的出现。全球各个团队之间存在着很多竞争,这也引发了有关该主题的大量新出版物, ”六月教授说。Anna Isaeva博士提到自己团队的三篇后续文章。


 
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