Ułatwienia dostępu

2024-05-16
Osiągnięcia
Wykazaliśmy, że dochodzi do hybrydyzacji pomiędzy stanem krawędziowym z przerwą energetyczną a bezprzerwowym stanem powierzchniowym. W pierwszej kolumnie, swobodnie stojąca monowarstwa wykazuje stan krawędziowy z przerwą energetyczną. Druga kolumna pokazuje, że czysta powierzchnia szarego arsenu (As) charakteryzuje się bezprzerwowym stanem powierzchniowym Rashby w pobliżu poziomu Fermiego. W trzeciej kolumnie, po wprowadzeniu krawędzi schodkowych monowarstwy, stan krawędziowy przechodzi hybrydyzację z bezprzerwowym stanem powierzchniowym, co skutkuje pojawieniem się bezprzerwowych stanów krawędziowych na krawędziach schodkowych.
Wykazaliśmy, że dochodzi do hybrydyzacji pomiędzy stanem krawędziowym z przerwą energetyczną a bezprzerwowym stanem powierzchniowym. W pierwszej kolumnie, swobodnie stojąca monowarstwa wykazuje stan krawędziowy z przerwą energetyczną. Druga kolumna pokazuje, że czysta powierzchnia szarego arsenu (As) charakteryzuje się bezprzerwowym stanem powierzchniowym Rashby w pobliżu poziomu Fermiego. W trzeciej kolumnie, po wprowadzeniu krawędzi schodkowych monowarstwy, stan krawędziowy przechodzi hybrydyzację z bezprzerwowym stanem powierzchniowym, co skutkuje pojawieniem się bezprzerwowych stanów krawędziowych na krawędziach schodkowych.

Międzynarodowy zespół naukowców, w którym uczestniczył m. in. dr Rajibul Islam z Instytutu Fizyki PAN wykazał, że stany krawędzi schodkowych w α-As, w przeciwieństwie do stanów powierzchniowych lub zawiasowych, nie są oczekiwane ani dla izolatorów topologicznych pierwszego, ani wyższego rzędu osobno, lecz tylko dla materiałów hybrydowych w których obecne są oba odmiany topologii pasm.

Odkrycia nowych faz kwantowych materiałów wykazujących egzotyczne właściwości, takich jak bezstratny transport  przez helikalne kanały krawędziowe, przyciągają zainteresowanie fizyków materii skondensowanej. W artykule opublikowanym ostatnio w Nature pokazujemy złożenie kilku porządków topologicznych, które tworzą odrębną nową fazę nazwaną „hybrydową fazą topologiczną”. Wykorzystując szczegółowe obliczenia ab initio, naukowiec IFPAN Rajibul Islam (ON6.5) we współpracy z grupami eksperymentalnymi z Princeton, Imperial College, Beihang University, Nanyang Technological University, Florida State University i University of Zurich odkrył taką nową fazę kwantową, w elementarnym szarym arsenie (As).

 Topologia i oddziaływania to fundamentalne pojęcia we współczesnym rozumieniu materii kwantowej. Ich połączenie prowadzi wielu ważnych nurtów badań, w tym: konkurencji pomiędzy różnymi formami oddziaływań, jak w przypadku splecionych faz; współdziałania pomiędzy oddziaływaniami i topologią wywołujące zjawiska w skręconych materiałach warstwowych i magnesach topologicznych; oraz koalescencja kilku porządków topologicznych, które generują odrębne nowe fazy. Dwa pierwsze nurty stały się znacznymi obszarami badań, ale trzeci z wymienionych powyżej kierunków pozostaje w dużej mierze niezbadany, głównie ze wzgledu na - do niedawna - brak odpowiedniej platformy materiałowej do badań eksperymentalnych. W naszej pracy, przy użyciu mikroskopii tunelowej, spektroskopii fotoemisyjnej i analizy teoretycznej, odkrywamy „hybrydową” fazę topologiczną materii w prostym ciele stałym, jakim jest arsen. Poprzez szczególną relację pomiędzy objętością, powierzchnią i krawędzią kryształu odkrywamy, że arsen charakteryzuje się złączoną silną i wyższego rzędu topologią, która stabilizuje hybrydową fazę topologiczną. Chociaż pomiary spektroskopowe w przestrzeni pędów pokazują oznaki topologicznych stanów powierzchniowych, pomiary mikroskopowe w przestrzeni rzeczywistej ujawniają niezwykłą geometrię topologicznie indukowanych kanałów przewodzących na krawędziach schodkowych, widocznych na różnych naturalnych nanostrukturach na powierzchni. Przy użyciu modeli teoretycznych wykazujemy, że istnienie bezprzerwowych stanów krawędzi schodkowych w arsenie zależy od jednoczesnej obecności zarówno nietrywialnego silnego wskaźnika Z2, jak i nietrywialnego wyższego rzędu wskaźnika topologicznego,  co  razem z wynikami eksperymentalnymi dostarcza dowodów na hybrydową topologię w kryształach arsenu.

1221

Prace naukowe

Md Shafayat Hossain, Frank Schindler, Rajibul Islam, Zahir Muhammad, Yu-Xiao Jiang, Zi-Jia Cheng, Qi Zhang, Tao Hou, Hongyu Chen, Maksim Litskevich, Brian Casas, Jia-Xin Yin, Tyler A. Cochran, Mohammad Yahyavi, Xian P. Yang, Luis Balicas, Guoqing Chang, Weisheng Zhao, Titus Neupert & M. Zahid Hasan

Kontakt do naukowców w IF PAN

Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.


Zobacz więcej

Samoorganizujące się nano-prążki jednowymiarowego półprzewodnika van der Waalsa

Nasi naukowcy odkryli, że trójselenek antymonu w procesie wzrostu z wiązek molekularnych tworzy spontanicznie podłużne wysokiej jakości struktury krystaliczne, nano-prążki. Ten quasi-jednowymiarowy półprzewodnik van der Waalsa może zatem stać się materiałem o potencjalnie interesujących zastosowa...

Luminescencja regulowana odkształceniem powstaje w kryształach AgScP2S6 dzięki defektom sieci

Niedoskonałości natury oraz procesów technologicznych mogą czasami prowadzić do ciekawych i pożądanych właściwości. Zespół z IF PAN i MIT odkrył, że strukturalne defekty punktowe siarki są źródłem niezwykłej fotoluminescencji w zakresie światłą widzialnego.

Topotaktyczna wymiana jako mechanizm wzrostu magnetycznych nanodrutów Eu3In2As4 o własnościach izolatora aksjonowego

Termin "topotaksja" opisuje rekrystalizację, w której orientacja krystalograficzna kryształu macierzystego determinuje orientację krystalograficzną syntetyzowanego związku. W arykule opublikowanym ostatnio w "Nature Nanotechnology" opisalismy właśnie nową, topotaktyczną, metodę przekształcenia na...
Zapamiętaj ustawienia
Ustawienia plików cookies
Do działania oraz analizy naszej strony używamy plików cookies i podobnych technologii. Pomagają nam także zrozumieć w jaki sposób korzystasz z treści i funkcji witryny. Dzięki temu możemy nadal ulepszać i personalizować korzystanie z naszego serwisu. Zapewniamy, że Twoje dane są u nas bezpieczne. Nie przekazujemy ich firmom trzecim. Potwierdzając tę wiadomość akceptujesz naszą Politykę plików cookies.
Zaznacz wszystkie zgody
Odrzuć wszystko
Przeczytaj więcej
Essential
Te pliki cookie są potrzebne do prawidłowego działania witryny. Nie możesz ich wyłączyć.
Niezbędne pliki cookies
Te pliki cookie są konieczne do prawidłowego działania serwisu dlatego też nie można ich wyłączyć z tego poziomu, korzystanie z tych plików nie wiąże się z przetwarzaniem danych osobowych. W ustawieniach przeglądarki możliwe jest ich wyłączenie co może jednak zakłócić prawidłowe działanie serwisu.
Akceptuję
Analityczne pliki cookies
Te pliki cookie mają na celu w szczególności uzyskanie przez administratora serwisu wiedzy na temat statystyk dotyczących ruchu na stronie i źródła odwiedzin. Zazwyczaj zbieranie tych danych odbywa się anonimowo.
Google Analytics
Akceptuję
Odrzucam