Кошики Kagome, як правило, виготовляються з бамбукових смужок, сплетених у високосиметричному візерунку із взаємозв'язаних трикутників, що розділяють кут.

Поділіться статтею

Будова Кагоме. EP

кошиків

Новий квантовий електронний матеріал отримав назву kagome, оскільки його атомна структура нагадує структуру японського плетіння кошиків, відому як шаблон kagome.

Кошики Кагоме зазвичай виготовляються з бамбукових смужок виткані у високосиметричний візерунок із взаємозв’язаних трикутників, що розділяють кут.

Якщо метал або інший провідний матеріал може нагадувати атомно-масштабний малюнок кагоме, з окремими атомами, розташованими подібними трикутними візерунками, він теоретично повинен виявляти екзотичні електронні властивості.

У статті, опублікованій в Nature, фізики з Массачусетського технологічного університету, Гарвардського університету та лабораторії Берклі повідомляють, що вони вперше виготовили металевий кагоме: електропровідний кристал, складений із шарів атомів заліза та олова, з кожним шаром атомно розташованим в повторюваний малюнок решітки кагоме.

Коли вони пропускали струм через шари кагоме Усередині кристала дослідники помітили, що трикутне розташування атомів викликало дивну, квантову поведінку при проходженні струму. Замість того, щоб протікати безпосередньо через решітку, електрони замість цього повернули, або зігнулися назад у межах решітки.

Ця поведінка є тривимірним відносником так званого ефекту Квантового Холла, в якому електрони, що протікають через двовимірний матеріал, виявлятимуть "хіральний і топологічний стан", в якому вони згинаються у вузькі кругові шляхи і течуть по краях. без втрати енергії.

"Побудувавши залізну сітку кагоме, яка за своєю суттю є магнітною, ця екзотична поведінка зберігається при кімнатній температурі і далі ", - говорить Джозеф Чекельський, доцент фізики в Массачусетському технологічному інституті." Заряди на кристалі відчувають не тільки магнітні поля цих атомів, але й чисто магнітну силу. мережі. Це може призвести до ідеальної провідності, подібної до надпровідності, для майбутніх поколінь матеріалів ".

Щоб дослідити ці висновки, команда виміряла енергетичний спектр всередині кристала, використовуючи сучасну версію ефекту, вперше виявленого Генріхом Герцем і поясненого Ейнштейном, відомого як фотоелектричний ефект.

"По суті, електрони спочатку викидаються з поверхні матеріалу, а потім виявляються на основі кута підйому та кінетичної енергії", - говорить Рікардо Комін, доцент фізики в Массачусетському технологічному інституті. "Отримані зображення є дуже прямим знімком електронних рівнів, зайнятих електронами, і в цьому випадку виявлено створення майже безмасових частинок" Дірака ", версії електрично заряджених фотонів, квантів світла".

Спектри показали, що електрони протікають крізь кристал таким чином, що припускає, що спочатку безмасові електрони набули релятивістської маси, подібної до частинок, відомих як масивні ферменти Дірака. Теоретично це пояснюється наявністю атомів заліза та олова, з яких складається решітка. Перші є магнітними і породжують "спритність", або хіральність.

Останні мають більший ядерний заряд, створюючи велике локальне електричне поле. Коли протікає зовнішній струм, він сприймає олов’яне поле не як електричне поле, а як магнітне поле, і віддаляється.