Kiinalainen tiedekeskus kehitti atomitason pyörimiskuvantamisen menetelmän
Kiinalainen tiedekeskus on kehittänyt uuden menetelmän elektronien pyörimisen kuvaamiseen atomitasolla hyödyntämällä topologista materiaalia luotaimen kärkenä. Uusi tekniikka mahdollistaa aiempaa tarkemman tutkimuksen kvanttimateriaaleissa.
Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston (USTC) tutkijat ovat kehittäneet uuden menetelmän elektronien pyörimisominaisuuksien kuvaamiseen atomitasolla. Tutkimus, joka julkaistiin 13. lokakuuta Nature-lehdessä, hyödyntää topologisen materiaalin valmistamaa skannaus-tunnelmikroskoopin kärkeä. Tämä "atomitason suurennuslasi" mahdollistaa aiempaa tarkemman kuvan saannin kvanttimateriaalien magneettisista ominaisuuksista.
Perinteiset pyörimisen erottelukykyiset luotaimet perustuvat usein kärjen magneettisten atomien käyttöön, joiden pyörimisominaisuudet voivat häiriintyä vuorovaikutuksessa tutkittavan materiaalin kanssa. Lisäksi ne vaativat usein ulkoista magneettikenttää. Uusi menetelmä käyttää kvantti-pyörre-Hall-järjestelmän reunatiloja, jotka luonnostaan omaavat kierrettyjä ominaisuuksia: samalla reunalla vastakkaisiin suuntiin kulkevat elektronit kantavat vastakkaisia pyörimisominaisuuksia.
Tutkijat valmistivat USTC:n ja Hongkongin tiede- ja teknologiayliopiston yhteistyönä atomintarkkuudella toimivan skannaus-tunnelmikroskoopin kärjen topologisesta materiaalista, α-bromibismutin yksikiteestä. Kärjen ominaisuuksien varmistamisen jälkeen sitä käytettiin tutkimaan kaliumvanadiiniseleenoksidin (KV2Se2O) pintaa. Tässä materiaalitutkimuksessa havaittiin vahvistus kaksiulotteisesta, d-aalto tyyppisestä lomittaisesta magneettisesta järjestyksestä atomitasolla.
Tämä läpimurto avaa uusia mahdollisuuksia kvanttimateriaalien ja nanomittakaavan magneettisten ilmiöiden tutkimukselle. Tutkijoiden mukaan menetelmää voidaan tulevaisuudessa soveltaa myös uusien materiaalien, kuten kaksiulotteisten magneettien ja muiden monimutkaisten kvanttimateriaalien, ominaisuuksien selvittämiseen atomitasolla.