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首次证明!只需简单调整电压,材料便可在两种“狂野”的物理状态中切换

前瞻网 2022-01-13 14:17

产业数据

 

近日,康奈尔大学的研究人员表示,只需稍微转动一下电压旋钮,就可以证明单一材料系统可以在凝聚态物理学中最“狂野”的两种状态之间切换:量子反常霍尔绝缘体和二维拓扑绝缘体

研究人员解释说,他们首次证明了十多年前提出的令人费解的物理模型。这是因为,此前的科学研究一直没有找到合适的材料。该项新突破,或将会进一步改进量子设备。

在新研究中,科学家将二碲化钼 (MoTe 2 ) 与二硒化钨 (WSe 2 )配对,然后将它们以 180 度角扭转,形成一种称为 AB 堆栈的配置。施加电压后,他们观察到了所谓的量子反常霍尔效应。这源于一种被称为霍尔效应的现象,在 19 世纪后期首次被物理学家霍尔观察到。

它指的是一个通有电流的导体,若对它施加一个垂直于电流方向的磁场,由于洛伦兹力的作用,电子运动的轨迹将产生偏转,而在垂直于电流和磁场方向的导体两端产生电压。这个电磁输运现象称为“霍尔效应”。后来霍尔又发现:不加外磁场亦可观察到霍尔效应。

研究人员还发现,通过简单地调整电压,他们可将量子反常霍尔绝缘体变成二维拓扑绝缘体。二维拓扑绝缘体市场量子反常霍尔绝缘体的“表亲”,只是它存在重复。在一个“副本”中,电子高速公路围绕边缘顺时针流动,而在另一个“副本”中,它逆时针流动。

值得注意的是,这两种物质状态以前从未在同一个系统中得到证明。研究人员表示,正在研究这种材料的全部潜力。

该研究论文题为“Continuous Mott transition in semiconductor moiré superlattices”,已发表在《自然》期刊上。

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责任编辑: 4161HSS

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