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科学家发现首个低于尼尔温度的反铁磁拓扑量子

科学家们发清楚明了一种具有内在磁性和拓扑特点的新型块状量子材料。这种新材料被称为锰-碲化铋(MnBi2Te4),在反铁磁自旋电子学和量子技巧中极具利用前景。

量子材料是天下范围内不合科学领域的钻研热点。这类材料彷佛越来越繁杂,并具有富厚的物理征象,如磁性、超导性或拓扑布局,是以在匆匆进信息处置惩罚、传感器、谋略等领域的技巧进步极有盼望。在德累斯顿理工大年夜学,量子材料钻研也扮演侧紧张的角色。跟着ct.qmat 精英钻研集群的建立,该领域得到了更大年夜的影响。ct.qmat是指Julius-Maximilians-University Würzburg量子材料的繁杂性和拓扑布局。

量子材料的不凡性子平日必要特殊的、难以达到的前提,如低温、极强的磁场或高压。是以,科学家们正在探求纵然在室温、没有外部磁场和正常大年夜气压下也能显示其奇异特点的材料。分外有出路的是所谓的磁拓扑绝缘体 (MTI)。它们被觉得是新型准粒子和前所未有的量子征象的滥觞,但它们的实验实现异常具有寻衅性。

Anna Isaeva博士是精英集群的副成员。德累斯顿大年夜学和莱布尼茨固体与材料钻研所(IFW)量子材料的合成和晶体发展的低级教授。她和团队一路,在化学、物理和晶体学的层面上识别新量子材料。

在20多个钻研机构40多位科学家的大年夜型国际相助中,Isaeva博士的团队对发明一种新的、有出路的量子材料方面做出了重大年夜供献。德累斯顿大年夜学的科学家们与莱布尼茨固体与材料钻研所的Alexander Zeugner博士一路,为第一种本色上具有磁性的拓扑材料——锰-碲化铋(MnBi2Te4)——开拓了第一种晶体发展技巧,并对这些晶体的物理性子进行了表征。在西班牙多诺斯提亚国际物理中间的理论和维尔茨堡大年夜学的光谱实验中,相助钻研证清楚明了MnBi2Te4是第一个低于尼尔温度的反铁磁拓扑绝缘体(AFMTI)。

这一发明对科学界的意义是伟大年夜的:MTI晶体外面有一种边缘状态,纵然没有外部磁场也可以实现霍尔的量子化电导率。别的,AFMTI的制备为反铁磁自旋电子学的发告竣长做出了紧张供献。磁性范德华材料的新钻研领域也将受益于新型二维铁磁体。

Isaeva博士的团队已经进一步优化了新材料的合成规划,使得MnBi2Te4单晶的临盆加倍轻易。天下各地的钻研团队都加入了MnBi2Te4中磁性和拓扑布局互相感化的钻研。近来的钻研注解,MnBi2Te4的布局衍生物更多,与MTI相关。

“我们见证了一个新的磁拓扑绝缘体家族的呈现,它依附于固有磁化而不是磁掺杂措施。”天下各地的团队之间存在着猛烈的竞争,这也激发了有关这一主题的大年夜量新出版物。” Isaeva博士提到了她自己团队即将颁发的三篇文章。

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