新型材料：高階拓撲絕緣子

這是一個高階拓撲絕緣子的示意圖，它的形狀是納米線，邊緣有導(dǎo)電通道。

拓撲研究對象和固體的屬性，這些屬性可以防止擾動和變形。到目前為止已知的材料包括拓撲絕緣子，它是一種晶體，在內(nèi)部絕緣，但在其表面?zhèn)鲗?dǎo)電流。導(dǎo)電表面受到拓撲保護，這意味著它們很難進入絕緣狀態(tài)。

蘇黎世大學(xué)的理論物理學(xué)家現(xiàn)在預(yù)測了一種新型的拓撲絕緣體，它們在晶體的邊緣而不是表面上導(dǎo)電。該研究小組由來自蘇黎世大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、多諾斯提亞國際物理中心和位于哈爾的馬克斯普朗克顯微結(jié)構(gòu)物理研究所的科學(xué)家組成，他們將這種新型材料稱為“高階拓撲絕緣體”。導(dǎo)電邊的非凡魯棒性使它們特別有趣:拓撲電子的電流不能被無序或雜質(zhì)所阻止。如果不完美妨礙了電流的流動，它就會在雜質(zhì)周圍流動。

電子高速公路

此外，晶體的邊緣不需要特別的準備來傳導(dǎo)電流。如果晶體斷裂，新的邊緣也會自動傳導(dǎo)電流。蘇黎世大學(xué)物理系教授Titus Neupert表示：“最令人興奮的一點是，至少在理論上，電力可以在沒有任何損耗的情況下進行。”“你可以把晶體屆看作是電子的一種高速公路。他們不能簡單地掉頭，這種無耗散電導(dǎo)的性質(zhì)，在低溫下也可以從超導(dǎo)體中得知，并不與先前已知的具有導(dǎo)電表面的拓撲絕緣體晶體共享，而只適用于高階拓撲晶體。

進一步的理論和實驗研究

物理學(xué)家的研究仍然主要依賴于理論方面。他們提出碲化錫是第一個顯示這些新特性的化合物。Neupert博士說:“更多的候選材料必須在實驗中被發(fā)現(xiàn)和研究。”研究人員希望，未來由高階拓撲絕緣體構(gòu)成的納米線可以作為電路中的導(dǎo)電路徑。它們可以與磁性和超導(dǎo)材料結(jié)合，用于制造量子計算機。