В публикации в Nature Communications ученые из Института Пола Шеррера, IOP (Китайская академия наук) и команда Хьюго Дила из EPFL впервые экспериментально продемонстрировали, что SmB6 действительно является топологическим изолятором.Электронные технологии будущего могут использовать внутреннее свойство электронов, называемое спином, которое и придает им магнитные свойства. Спин может принимать одно из двух возможных состояний: «вверх» или «вниз», которые можно представить соответственно как вращение электрона вокруг своей оси по часовой стрелке или против часовой стрелки.
Управление спином может быть достигнуто с помощью материалов, называемых топологическими изоляторами, которые могут проводить спин-поляризованные электроны по своей поверхности со 100% эффективностью, в то время как внутренняя часть действует как изолятор.Однако топологические изоляторы все еще находятся в экспериментальной фазе. Один конкретный изолятор, гексаборид самария (SmB6), вызвал большой интерес. В отличие от других топологических изоляторов, изоляционные свойства SmB6 основаны на особом явлении, называемом «эффектом Кондо».
Эффект Кондо предотвращает разрушение потока электронов из-за неровностей в структуре материала, что делает SmB6 очень надежным и эффективным топологическим изолятором «Кондо».Ученые из Института Пола Шеррера (PSI), Института физики (Китайская академия наук) и группа Хуго Дила из EPFL теперь экспериментально показали, что гексаборид самария (SmB6) является первым топологическим изолятором Кондо.
В экспериментах, проведенных в PSI, исследователи освещали образцы SmB6 особым типом света, называемым «синхротонным излучением». Энергия этого света передавалась электронам в SmB6, заставляя их выбрасываться из него. Свойства выброшенных электронов (включая спин) измерялись детектором, который давал подсказки о том, как электроны вели себя, пока они все еще находились на поверхности SmB6.
Данные показали последовательное согласие с предсказаниями для топологического изолятора.«Единственное реальное подтверждение того, что SmB6 является топологическим изолятором Кондо, — это прямое измерение спина электрона и его влияния в изоляторе Кондо», — говорит Хьюго Дил.
Хотя SmB6 демонстрирует изолирующие свойства только при очень низких температурах, эксперименты подтверждают принцип и, что более важно, то, что топологические изоляторы Кондо действительно существуют, предлагая захватывающий шаг в новую эру технологий.