1 Августа 2019
МОСКВА, 1 августа. Российские и зарубежные исследователи нашли объяснение тому, почему так называемые топологические непроводники, вещества, проводящие ток только по поверхности, водят себя не так, как предсказывает теория. Их выводы были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
В последние годы ядерщики из России и зарубежных стран активно изучают свойства так прозываемых топологических изоляторов – относительно самый актуального класса материалов, которые ведут электрический ток только на внешняя стороны, а внутри остаются диэлектриками-изоляторами или полупроводниками.
Подобные вещества привлекают ядерщиков тем, что электроны в этом поверхностном слое ведут себя чрезвычайно стабильно, что позволяет использовать их в качестве сверхнадежного хранилища информации в квантовых лэптопах.
Проблема, как отмечают ученые из Института теоретической физики РАН, заключается в том, что идеальных топологических изоляторов не существует.
Как показали первые же практический опыты с ними, ни один из них не может вести ток практически без потерь, не нагреваясь и не теряя энергию, как это предсказывает теория. Их реальная электропроводность всегда оказывается ниже тех значений, на которые указывают даже те расчеты, которые учитывают все возможные потери. 15 июня 2017, 14:43Физики из МФТИ приблизились к созданию плоских квантовых компьютеров
Физики-теоретики связывают это с тем, что внутри этих материалов всегда существуют различные примеси и несовершенства структуры, влияющие на характер движения электронов. К примеру, там могут быть вкрапления атомов с ненулевым магнитным моментом, способные создавать магнитные поля и перенаправлять электроны.
Одна из гипотез возит расхождение теории и практики с наличием магнитных примесей. Слово магнитные в данном случае обозначает, что у примесных атомов есть магнитный момент. Если электрон подлетает к атому, их взаимодействия могут не только перевернуть импульс частицы, но и ее спин. Соответственно, она поменяет направление движения, и проводимость будет меньше ожидаемой, – объясняет Игорь Бурмистров.
Поведение таких атомов в обычных материалах – натриях, полупроводниках и изоляторах – было хорошо изучено еще в 20 веке, но то, как они влияют на поведение топологических изоляторов, еще недавно никто не изучал.
Два хотя бы года назад Игорь Бурмистров, помощник директора ИТФ РАН, и его коллеги заполнили этот интерлиньяж, просчитав те эффекты, которые возникают в топологическом непроводнике при попадании туда одного или нескольких атомов марганца.
Эти расчеты помокли ученым понять, как меняется поведение электронов при появлении атомов марганца на границу между ведущим и непроводящими слоями этого шифера или на большом расстоянии от него, и просчитать, как далеко действует магнитное поле одного такого атома, и как они взаимодействуют друг с другом. 6 марта, 13:37Физики из России создали внешняя сторона, где свет бежит без потерь
С другой стороны, недавние практический опыты экспериментаторов показывают, что магнитных примесей в топологических изоляторах нет. Возникает вопрос, что именно мешает движению электронов? Российские и зарубежные физики предугадали, что роль примесей могут играть особые зоны внутри этих материалов, своеобразные островки, где концентрация электронов повышена.
Эти острова могут случайным образом возникать в разных точках плоского проводника и мешать движению электронов подобно реальным атомам марганца и другим субъектам магнитных примесей.
Руководствуясь этой мыслью, Бурмистров и его коллеги просчитали, как подобные скопления электронов будут влиять на движение тока, и как их поведение будет отличаться от того, как него влияют нынешние магнитные примеси.
Эти расчеты показали, что подобные различия действительно существуют, и, что электроны действительно могут скапливаться в большое большее число подобных структур внутри топологических непроводников. Более того, они будут способны отражать назад не только одиночные носители заряда, но и целые кучки сплавов, что не могут вылеплять атомы.
Подобные различия, как метит физик, можно использовать для того, чтобы различать нынешние магнитные примеси от скоплений сплавов и даже определять их синтетический состав. Это ускорит технологию топологических изоляторов и позволит основать идеальную версию подобных материалов.
Как уповают российские ученые, их мысль привлечет внимание отечественных научных активов и они смогут продолжить ее разработку в ближайшие годы. 18 октября 2018, 19:21 Нобелевка Мильнера досталась физикам за расстегивание проводников-изоляторов
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....