- Universitate
- Știință, cercetare și dezvoltare
- Cercetare științifică și studii doctorale
- Echipe de top
- Magnetism cuantic și nanofizică - QMAGNA
- Compoziția echipei
- Caracteristicile echipei
- Informatii de baza
- cooperare internationala
- Proiecte științifice
- Galerie foto
- Știri
Izolatori topologici dopați magnetic
În 2016, Premiul Nobel pentru Fizică a fost acordat pentru descoperirea proprietăților topologice ale solidelor. Cercetările noastre actuale s-au concentrat pe studiul unuia dintre primii izolați topologici descoperiți Bi2Se3. Un material care acționează ca un izolator în interior, dar conține electroni liberi la suprafață.
Pentru a putea studia expresia acestor electroni, a fost necesar să se efectueze măsurători ale proprietăților electrice pe un strat foarte subțire de câțiva nanometri. Structura prin care a putut fi măsurată cuantitatea conductivității electrice a fost pregătită prin litografie electronică folosind un microscop electronic cu scanare.
Una dintre manifestările semnificative ale „topologiei” unui anumit material este aceea că stările electronice sunt protejate topologic, ceea ce înseamnă pur și simplu că, dacă un electron dintr-un material întâmpină o impuritate nemagnetică, acesta nu trebuie să revină la 180 de grade din el. Ca urmare, materialul prezintă o conductivitate electrică mai mare. Dacă există o impuritate magnetică în materialul topologic, această proprietate se pierde. Acest lucru este, de asemenea, asociat cu pierderea liniarității spectrului de dispersie și crearea unui decalaj energetic Δ. Scopul muncii noastre a fost să testăm predicția teoretică existentă pentru modificarea parametrului κ în câmpul magnetic extern. Acest parametru furnizează informații despre viteza cu care scade conductivitatea electrică odată cu scăderea temperaturii la temperaturi scăzute. Experimentele noastre au arătat că predicția teoretică existentă descrie bine comportamentul Bi2Se3 pur, unde parametrul κ este modificat cu +0,5.
Cu toate acestea, contrazice observațiile noastre din Bi2Se3 dopat cu mangan magnetic. La prima vedere, deschiderea decalajului energetic aduce o schimbare corectă a parametrului κ cu -0,5, din păcate decalajul energetic Δ prezent în sistemul nostru nu este suficient de mare pentru a provoca o astfel de schimbare și există un conflict cu teoria existentă. Prin urmare, un alt fenomen trebuie să fie responsabil pentru schimbarea lui κ cu -0,5.
Rezultatul muncii noastre este descoperirea unui decalaj fundamental în înțelegerea izolatorilor topologici dopați magnetic. O posibilă explicație pentru schimbarea semnului κ cu -0,5 este prezența unui aranjament feromagnetic al momentelor magnetice de mangan. Rezultatele studiului nostru au fost publicate în prestigioasa revistă a American Physical Society [V. Tkac și colab., Physical Review Letters 123 (2019) 036406] p factor de impact 8.839.