ایجاد کوانتومی عجیب در فضای اتاق

این تحقیق در مجله “Nature Materials” منتشر شده است.

عایق توپولوژیک ماده‌ای است که ساختار آن، الکترون‌ها را به روشی منحصر به فرد هدایت می‌کند. عمده‌ای از این ماده عایق است که به طور کامل از جریان یافتن الکترون‌ها جلوگیری می‌کند. با این وجود، لایه‌های نازکی در سطح و امتداد لبه‌های آن وجود دارند که بسیار رسانا هستند و به الکترون‌ها اجازه می‌دهند آزادانه با راندمان بالا جریان داشته باشند. با توجه به این ویژگی‌های عجیب، عایق‌های توپولوژیک می‌توانند برخی از حالت‌های کوانتومی جذابی را داشته باشند که برای ساخت فناوری‌های کوانتومی در آینده مفید هستند.

مشخص شده است که این ماده دارای “شکاف انرژی”(Band gap) مناسب است. یا به زبان دیگر یک «مانع» عایق است که در آن الکترون‌ها نمی‌تواند با ویژگی خاصی وجود داشته باشد. این شکاف انرژی باید به اندازه کافی خاص باشد تا در برابر حرارتی محافظتی ایجاد کند، اما آنقدر قوی باشد که اثری از چرخشی الکترون‌ها را مختل کند. اثری که برای پایداری داشتن آنها حیاتی است. که بیسموت برومید دارای انرژی بیش از 000 میلی‌لیتر الکترون ولت است، درست در نقطه‌هایی که می‌توان وضعیت کوانتومی را در اتاق مشخص کرد، ثابت نگه داشت.