Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Szkolenia

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje

Kryształy z IF PAN dla kwantowej elektroniki przyszłości

Jak poinformowali przedstawiciele IF PAN w przesłanym PAP komunikacie, odkrycia dokonała grupa polskich naukowców kierowana przez prof. Tomasza Storego, we współpracy ze szwedzkimi badaczami z laboratorium synchrotronowego MAX-lab Uniwersytetu w Lund i Królewskiego Instytutu Techniki (KTH) w Sztokholmie. Wyniki ich prac zostały opublikowane w prestiżowym miesięczniku „Nature Materials”.

Jak wyjaśniają przedstawiciele IF PAN, jednym z najważniejszych wyników badań w dziedzinie fizyki materii skondensowanej ostatnich lat jest odkrycie nowej klasy materiałów, tzw. izolatorów topologicznych.

Właściwości takich izolatorów są niespotykane i dotychczas nieznane były eksperymentatorom. Chociaż materiały są idealnymi izolatorami, czyli materiałami nieprzewodzącymi elektryczności w objętości kryształu, to na swojej powierzchni są metalami. Ich dziwne właściwości wynikają zarówno z efektów kwantowych - a więc reguł opisujących zjawiska w mikroświecie atomów - jak i z efektów relatywistycznych, kluczowych dla elektronów poruszających się z prędkościami porównywalnymi z prędkością światła.

Dla przyszłych zastosowań elektronicznych kluczową cechą tych materiałów jest bardzo duże przewodnictwo elektryczne ich powierzchni. Oczekuje się, że dzięki materiałom tego typu możliwy będzie znacznie szybszy przepływ prądu elektrycznego i wydatne zmniejszenie wydzielania ciepła w układach mikro- i nanoelektronicznych. Poza tym egzotyczne własności kwantowe materiałów mogą mieć znaczenie w spintronice - nowej gałęzi elektroniki, rozwijanej także w IF PAN.

Dotychczas wytworzono i zbadano właściwości elektronowe szeregu kryształów i wykazano, że izolatorem topologicznym jest na przykład selenek bizmutu i podobne materiały utworzone z pierwiastków V i VI grupy układu okresowego. Są to materiały dobrze znane, wykorzystywane na przykład w termoelektrycznych chłodziarkach w komputerach. Jednak bardzo duże koncentracje defektów krystalicznych w tych kryształach uniemożliwiają kontrolowanie właściwości elektrycznych tych materiałów w zakresie niezbędnym dla zastosowań elektronicznych, np. w szybkich tranzystorach.

Jak informuje IF PAN, naukowcy z amerykańskiego MIT, w ubiegłym roku wskazali na możliwość istnienia nowej klasy materiałów, tzw. krystalicznych izolatorów topologicznych, w których kluczową rolę odgrywają nie efekty relatywistyczne, a odpowiednio symetryczne rozmieszczenie atomów w sieci krystalicznej i na powierzchni kryształu. Przewidywano, że takim materiałem może być tellurek cyny, znany z zastosowań w laserach i detektorach promieniowania podczerwonego oraz w generatorach termoelektrycznych.

Równocześnie z ukazaniem się amerykańskich prac teoretycznych, zespół prof. Storego doświadczalnie odkrył przewodzące powierzchniowe stany elektronowe krystalicznego izolatora topologicznego w wytworzonych w tym celu w IF PAN trójskładnikowych kryształach zbudowanych z ołowiu, cyny i selenu (Pb,Sn)Se.

Naukowcy wytworzyli wysokiej jakości monokryształy (Pb,Sn)Se, a wyniki pomiarów struktury elektronowej wykonane metodą ARPES potwierdziły istnienie na powierzchni kryształów stanów izolatora topologicznego.

Zdaniem autorów, odkrycie właściwości izolatorów topologicznych w kryształach stworzyło możliwość zastosowań niezwykłych zjawisk w następnej generacji przyrządów elektronicznych. W tej grupie materiałów, domieszkowanych magnetycznymi jonami manganu, obserwuje się także ferromagnetyzm. Postulowana teoretycznie możliwość współistnienia ferromagnetyzmu i stanu krystalicznego izolatora topologicznego jest jednym z najbardziej intrygujących wyzwań badawczych spintroniki.

Technologia wytwarzania kryształów (Pb,Sn)Se jest rozwijana w IF PAN w projekcie badawczym „Nowoczesne materiały i innowacyjne metody dla przetwarzania i monitorowania energii (MIME)” w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka.

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl







Tagi: kryształ, elektronika kwantowa, lab, laboratorium, materiał, fizyka, izolator topologiczny, struktura elektronowa, składnik, ferromagnetyzm
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Drużyna z PW w finale konkursu EBEC
24-05-2017

Drużyna z PW w finale konkursu EBEC

Czteroosobowy zespół z Politechniki Warszawskiej będzie reprezentować Polskę podczas europejskiego finału Konkursu Inżynierskiego EBEC w Brnie.

Informacje dnia: Młodzi ludzie powinni uważać na nadciśnienie Antarktyda coraz bardziej zielona Nowe biomarkery choroby Steinerta Większe szanse na dziecko dzięki stuletniej metodzie Wykorzystanie plazmy atmosferycznej w medycynie Koper włoski łagodzi objawy menopauzy Młodzi ludzie powinni uważać na nadciśnienie Antarktyda coraz bardziej zielona Nowe biomarkery choroby Steinerta Większe szanse na dziecko dzięki stuletniej metodzie Wykorzystanie plazmy atmosferycznej w medycynie Koper włoski łagodzi objawy menopauzy Młodzi ludzie powinni uważać na nadciśnienie Antarktyda coraz bardziej zielona Nowe biomarkery choroby Steinerta Większe szanse na dziecko dzięki stuletniej metodzie Wykorzystanie plazmy atmosferycznej w medycynie Koper włoski łagodzi objawy menopauzy

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 Mlodym Okiem Nanotechnologia Lodz Genomica SYMBIOZA 2017 Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab