วัสดุที่รองรับ “ที่นอน” ทำให้สามารถปลูกนาโนริบบอนของฉนวนทอพอโลยีที่สังเคราะห์ได้ยากก่อนหน้านี้ เทคนิคนี้ซึ่งมีพื้นฐานมาจากการขนส่งไอสารเคมีแบบทั่วไป ทำให้เกิดโครงสร้างนาโนที่เป็นผลึกของเซอร์โคเนียมเพนทาเทลลูไรด์ (ZrTe 5 ) ที่มีการเคลื่อนที่ของพาหะสูง และสามารถนำมาใช้เพื่อผลิตอัลตราธินและแม้แต่โมโนเลเยอร์ ZrTe 5ได้ในอนาคต
ฉนวนเชิงทอพอโลยีเป็นวัสดุที่ทำหน้าที่เป็น
ฉนวนไฟฟ้าในปริมาณมาก ในขณะที่นำไฟฟ้าได้ดีมากบนพื้นผิว (หรือขอบ) ผ่านสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์แบบพิเศษที่มีการป้องกันทางทอพอโลยี ภายในสถานะเหล่านี้ อิเล็กตรอนสามารถเดินทางได้ในทิศทางเดียวเท่านั้นและไม่กระเจิงกลับ พฤติกรรมที่โดดเด่นนี้ช่วยให้วัสดุสามารถนำกระแสไฟฟ้าที่มีการกระจายตัวเกือบเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าสักวันหนึ่งพวกเขาจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประหยัดพลังงานมากกว่าที่มีอยู่ในปัจจุบัน
แม้แต่ภายในกลุ่มวัสดุที่แปลกใหม่ ZrTe 5ก็โดดเด่นด้วยขั้นตอนทอพอโลยีที่หลากหลาย ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า มันสามารถทำหน้าที่เป็นฉนวนที่อ่อนแอหรือแข็งแรง กึ่งโลหะ Dirac หรือสถานะ 3D ควอนตัมฮอลล์ เมื่อลดขนาดลงเหลือ monolayer ก็คาดการณ์ได้ว่าเป็นฉนวนฮอลล์ควอนตัมสปินช่องว่างวงใหญ่
ทอพอโลยีนาโนริบบอนการศึกษาก่อนหน้านี้ของ ZrTe 5เน้นที่รูปแบบ 3D เป็นกลุ่มเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง ลวดนาโนหรือนาโนริบบอนอาจมีประโยชน์มากกว่า เนื่องจากสถานะพื้นผิวจะมีบทบาทสำคัญยิ่งขึ้นเมื่ออัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรสูงขึ้น คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ใหม่อาจเกิดขึ้นได้เช่นกัน การวิจัยเกี่ยวกับฉนวนโทโพโลยีโครงสร้างนาโนชนิดอื่นๆ ได้เปิดเผยขั้นตอนที่ไม่คาดคิด และปรากฏการณ์ใหม่ที่เรียกว่า “โหมดศูนย์ Majorana” (ซึ่งสามารถใช้เป็นบิตในคอมพิวเตอร์ควอนตัม) ถูกพบในการทดลองครั้งแรกเมื่อรวมสายนาโนอินเดียมแอนติโมไนด์ (InSb) ด้วยตัวนำยิ่งยวด
จนถึงปัจจุบัน ความพยายามในการขยายโครงสร้างนาโน
คุณภาพสูงของ ZrTe 5ได้เกิดขึ้นเนื่องจากขาดวิธีที่เชื่อถือได้ในการผลิตอย่างรวดเร็วหรือในปริมาณมาก เทคนิคใหม่ที่พัฒนาโดยXiaosong Wuและเพื่อนร่วมงานของPeking UniversityและSouth University of Science and Technology of Chinaในเซินเจิ้นขึ้นอยู่กับการขนส่งไอสารเคมีแบบเดิม ที่นี่ วัสดุต้นทาง เช่น เซอร์โคเนียมและเทลลูเรียม ทำปฏิกิริยาในเฟสของแก๊สด้วยความช่วยเหลือของสารขนส่ง (ในกรณีนี้คือไอโอดีน) และตกผลึก “ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างเทคนิคของเรากับวิธีการแบบเดิมคือการนำซิลิคอนมาใช้ ซึ่งช่วยให้มีการเจริญเติบโตของ ZrTe 5 ที่มีโครงสร้างนาโน ” Wu อธิบาย
ซิลิคอนมีบทบาทสำคัญในการเติบโตโครงสร้างนาโน ZrTe 5ไม่เติบโตโดยตรงบนพื้นผิวซิลิกอน Wu กล่าวเสริม แต่พวกเขาพัฒนาจาก “ที่นอน” ที่ประกอบด้วย Zr และ Te ในอัตราส่วนประมาณ 1:3 เป็นหลัก Wu คิดว่าที่นอน ZrTe 3นี้อาจให้พื้นผิวที่เหมาะสมกว่าสำหรับ ZrTe 5ที่จะเติบโตต่อไป แน่นอน เมื่อเขาและเพื่อนร่วมงานมองใกล้ขอบที่นอนมากขึ้น พวกเขาสังเกตเห็นการกัดเซาะในพื้นผิวซิลิกอน “เรารู้ว่าไอโอดีนทำปฏิกิริยากับซิลิกอนและเกิด SiI 4ซึ่งอยู่ในสถานะก๊าซที่อุณหภูมิการเจริญเติบโตที่เราใช้” Wu กล่าว “เราพบว่าซิลิกอนมีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยา แต่เราก็ยังไม่แน่ใจว่าซิลิกอนส่งผลต่อกระบวนการเติบโตอย่างไร”
ตัวนำยิ่งยวดที่ปรับแต่งได้จะปรากฏในฉนวนทอพอโลยีนักวิจัยกล่าวว่าพวกเขายังสามารถเติบโตผลึกเดี่ยวที่มีความยาวมิลลิเมตรได้ภายในเวลาประมาณสองชั่วโมง ซึ่งเป็นการปรับปรุงอย่างมากสำหรับวิธีการแบบเดิม ซึ่งต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์การเติบโตของโครงสร้างนาโนที่บางลงตามที่ทีมงานระบุว่าภาพ TEM ที่มีการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของภาพนาโนริบบ้อน ZrTe 5 ที่โตแล้ว แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างมีความเป็นผลึกสูง การวัดการขนส่งควอนตัมยังแสดงให้เห็นว่ามีสิ่งเจือปนเพียงเล็กน้อยและมีการเคลื่อนที่ของตัวพาที่สูงกว่า 30,000 ซม. 2 /Vs ซึ่งหมายความว่าพวกมันนำไฟฟ้าได้ดีมาก
วิธีการของเราแสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญา
ที่ยอดเยี่ยมสำหรับการเติบโตโครงสร้างนาโนที่บางเฉียบคุณภาพสูงของ ZrTe 5 และแม้แต่ monolayers” Wu บอกPhysics World “ความสามารถในการทำเช่นนั้นจะช่วยให้เราสามารถสร้างฉนวนฮอลล์ควอนตัมสปินช่องว่างวงใหญ่ในห้องปฏิบัติการและศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานของมันในการทดลอง”
นักวิจัยซึ่งรายงานงานของพวกเขาในChinese Physics Bกล่าวว่าขณะนี้พวกเขากำลังยุ่งอยู่กับการปรับปรุงเทคนิคของพวกเขา เพื่อให้สามารถเติบโตโครงสร้างนาโนที่บางลงได้ Skyrmions ถือได้ว่าเป็นนอต 2 มิติ (หรือ “พื้นผิวหมุน”) ในวัสดุที่โมเมนต์แม่เหล็กหมุน 360° ภายในระนาบ พวกมันมีอยู่ในหลายโครงสร้าง โดยเฉพาะฟิล์มแม่เหล็กบางและหลายชั้น และมีขนาดเล็กมาก วัดได้เพียงสิบนาโนเมตร
เนื่องจาก skyrmions มีขนาดเล็กกว่าโดเมนแม่เหล็กที่ใช้ในดิสก์ไดรฟ์สมัยใหม่มาก และยังทนทานต่อการรบกวนจากภายนอก จึงถือเป็นส่วนประกอบในอุดมคติสำหรับเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลแม่เหล็กในอนาคต เช่น หน่วยความจำ “สนามแข่ง” ในอุปกรณ์เหล่านี้ กระแสสปิน (ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีการหมุนรอบทิศทางตรงข้ามกัน) ถูกใช้เพื่อ “ดัน” โดเมนแม่เหล็กผ่านหัวอ่าน/เขียนแบบแม่เหล็ก skyrmion สามารถแทนที่โดเมนแม่เหล็กและทำหน้าที่เป็นผู้ให้บริการข้อมูลทดแทน (“1” ในระบบเลขฐานสองของ 1s และ 0s)
อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียคือ เป็นการยากที่จะวัด skyrmions โดยไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ นี่เป็นเพราะขนาดที่เล็กของพวกมัน ซึ่งทำให้พวกมันตกผลึกในโครงตาข่ายหกเหลี่ยมที่อัดแน่นแน่นอย่างมีพลังซึ่งยากจะขยับเขยื้อน
การใช้แม่เหล็กเฮลิแมกเนติก
ในการทดลอง ทีมนักวิจัยที่นำโดยXiuzhen Yuได้ศึกษาฟิล์มบางของ iron germanide (FeGe) วัสดุนี้เป็นแม่เหล็ก แต่ไม่ใช่ในความรู้สึกปกติของเฟอร์โรแมกเนติกที่มีโมเมนต์แม่เหล็กทั้งหมดภายในแต่ละโดเมนในแนวเดียวกันในทิศทางเดียวกัน แต่เป็นแม่เหล็กเฮลิแมกเนติก ซึ่งหมายความว่าโมเมนต์แม่เหล็กภายในโดเมนของมันถูกจัดเรียงในรูปแบบเกลียวหรือเกลียว รูปแบบที่ผิดปกติเหล่านี้ทำให้ง่ายต่อการจัดการกับ skyrmion ในแม่เหล็ก เนื่องจากโมเมนต์แม่เหล็กตามรูปแบบเกลียว
Yu และเพื่อนร่วมงานเริ่มต้นด้วยการแกะสลักรอยบากสี่เหลี่ยมในภาพยนตร์ FeGe เพื่อสร้างกระแสหมุนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นรอบมุมของรอยบาก ในการสร้างและลบกลุ่ม skyrmion และ skyrmion เดี่ยวในภาพยนตร์ นักวิจัยใช้พัลส์ของกระแสไฟฟ้าเป็นลำดับแรกในทิศทางเดียวเมื่อเทียบกับฟิล์มที่มีรอยบากและจากนั้นไปในทิศทางตรงกันข้าม จากนั้นจึงบันทึกผลลัพธ์โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดลอเรนซ์ พวกเขาพบจุดหนึ่งในวัสดุที่สามารถแยกสกายร์เมียนแต่ละตัว (วัดขนาดเพียง 80 นาโนเมตร) และบันทึกว่าพวกมันเคลื่อนที่อย่างไรตามกระบวนการที่รู้จัก เช่น โถงทอพอโลยี ผล. ผลกระทบนี้เกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับแผ่นวัสดุบาง ๆ ในขณะที่สนามแม่เหล็กถูกตั้งฉากกับพื้นผิวของมัน
Credit : berrychampdebataille.org buycoachfactoryoutlets.net canadagenerictadalafil.net canadapropeciageneric.net canadiangenericcialis.net
