İletken Kenarlara Sahip Yeni Yalıtkanlar

Fotoğraf : Bu şema köşeler üzerindeki iletkenlik kanallarıyla birlikte nanotel şeklindeki üst seviye bir yalıtkanı göstermektedir.

Topoloji düzen bozulmalarına ve deformasyonlara karşı korunan nesnelerin ve katıların özelliklerini incelemektedir. Bu zamana kadar bilinen malzemeler iç kısımları yalıtkan fakat yüzeylerinde elektrik akımını ileten kristaller olan topolojik yalıtkanları içermektedir. İletken yüzeyler topolojik olarak korunmaktadır, bu da kolayca yalıtkan hale getirilemeyecekleri anlamına gelmektedir.

Yeni Bir Malzeme Sınıfı: Üst Seviye Topolojik Yalıtkanlar

Zürih Üniversitesi’nden teorik fizikçiler, yüzeyleri yerine kristallerin köşeleri üzerinde iletken özellik gösteren yeni bir topolojik yalıtkan türü öngörmüşlerdir. UZH, Princeton Üniversitesi, Donostia Uluslararası Fizik Merkezi ve Halle’deki Max Planck Mikroyapı Fiziği Enstitüsü’nden bilim adamlarından oluşan araştırma ekibi yeni malzeme türünü “üst seviye topolojik yalıtkanlar” olarak isimlendirmiştir. İletken kenarların inanılmaz sağlamlıkları bu malzemeleri bilhassa ilgi çekici hale getirmiştir. Topolojik elektronların akımı düzensizlik veya kirlilik tarafından engellenememektedir. Eğer bir kusur akımın önünde bir engel olursa akım engelin çevresinden geçer.

Elektronlar için Bir Otoyol Gibi

Ek olarak, kristal kenarların elektrik akımını iletmesi için özel olarak hazırlanması zorunlu değildir. Eğer kristal kırılırsa yeni bir kenar otomatik olarak akımı iletir. UZH Fizik Bölümü profesörü olan Titus Neupert en heyecan verici yanının en azından teoride herhangi bir enerji kaybı olmadan elektriğin iletilebildiğini söylemiştir. Kristal kenarlarını elektronlar için bir otoyol gibi olduğunun düşünülebileceğini, sadece elektronların U dönüşü yapamayacağını belirtmiştir. Düşük sıcaklıklardaki süperiletkenlerden bilinen kayıpsız iletkenliğin bu özelliği iletkenlik yüzeylerine sahip olan daha önceden bilinen topolojik yalıtkan kristalleriyle paylaşılmamaktadır sadece bu özellik üst seviye topolojik yalıtkanlara özgüdür.

Daha Fazla Teorik ve Deneysel Araştırmaya İhtiyaç Duyuluyor

Fizikçilerin çalışmaları henüz çoğunlukla teorik yönlere dayanmaktadır. Bu yeni özellikleri göstermek için ilk olarak kalay tellürid bileşiğini önermişlerdir. Neupert daha fazla malzeme adayının tanımlanması ve deneysel olarak incelenmesi gerektiğini belirtmiştir. Araştırmacılar gelecekte üst seviye topolojik yalıtkanlardan üretilen nonotellerin elektrik devrelerinde iletken yol olarak kullanılabileceğini umut ediyorlar. Bu malzemeler manyetik ve süperiletken malzemelerle birleştirilebilir ve kuantum bilgisayarları yapımında kullanılabilirler.

Kaynak : sciencedaily.com