Han Qinglins gruppe ved Center for Quantum Materials Science, School of Physics, har rapporteret om den første observation af ikke-gensidig Coulomb-træk i Chernisolatorer. Dette gennembrud åbner nye veje til at udforske Coulomb -interaktioner i magnetiske topologiske systemer og forbedrer vores forståelse af kvantetilstander i sådanne materialer. Arbejdet blev offentliggjort i Naturkommunikation.
Coulomb-træk opstår, når en strøm i en leder inducerer en målbar spænding i en nærliggende, elektrisk isoleret leder via langtrækkende Coulomb-interaktioner.
Chernisolatorer er magnetiske topologiske materialer, der viser en kvantiseret halleffekt uden eksterne magnetiske felter på grund af iboende magnetisering og chirale kanttilstande.
Forskningen markerer det første forsøg på ikke-reciprokal coulomb-træk i en magnetisk Chern-isolator, som længe har forblevet ubeskadiget territorium. Det giver indsigt i topologiske kvantematerialer, der afslører nye aspekter af kvanteudsving og interaktioner. Undersøgelsen fremmer også topologisk kvanteberegning ved at tilvejebringe en ikke-kontaktdetektionsmetode for kvantetilstande (relevant for qubits).
Forskerne brugte en molekylær strålepitaxy (MBE) dyrket V-doped (BI, SB) ₂TE₃ optimeret til høj-temperaturen kvanteanomal hall (QAH) -effekt sammen med en dobbelt hallstang med nanoskala vakuumgap for at sikre ren coulomb-kobling (ingen tunneling). Ultra-lav temperatur (20 MK) og vinkelrette magnetfelter blev anvendt til at undersøge kvanteanomal halleffekt (QAH) overgange.
Forskerne målte langsgående (Vₓₓ) og tværgående (Vₓᵧ) trækspændinger; IV -kurver (for at skelne skudstøj kontra svingningsregimer); og temperatur/strømlovskalering (for at bekræfte mesoskopisk oprindelse).
De vigtigste fund inkluderer:
- Langsgående træk: Fast polaritet uanset den aktuelle/magnetiske feltretning antyder ensrettet opførsel.
- Tværgående træk: Afhænger af magnetiseringsretningen; opstår via chiral kanttilstandskobling.
- Mekanisme: Mesoskopiske udsving dominerer ved lav T (T² skalering), mens skudstøj vises ved højere bias og bidrager til ikke -lineær opførsel.
Chernisolatorer kan tjene som lovende platforme for ikke-reciprokale kvante transportfænomener. Resultaterne understøtter udviklingen af Majorana-baserede qubit-interferometri, en nøglekomponent i topologisk kvanteberegning. Denne forskning muliggør ikke-kontakt-detektion af kvantetilstande, som er kritisk for at opbygge skalerbare og robuste kvanteenheder. Det giver også ny indsigt i magnetiseringsdynamik, der potentielt bidrager til design af lav effekt, chirale elektroniske enheder.