Inom materialvetenskap spelar defekter en avgörande roll för att styra materialegenskaperna och deras prestanda i olika tillämpningar. Medan de flesta tekniker framkallar defekter genom fysiska medel, visade ett team av forskare från Japan, Sydkorea och USA ett innovativt tillvägagångssätt för att selektivt skapa defekter med hjälp av så kallade Weyl-punkter, som är topologiska kvantmaterialegenskaper som visar sig som "osynliga" punkter där lednings- och valensband skär varandra i materialet.

Weyl-punkter är fascinerande topologiska singulariteter som uppstår i vissa kristaller och har väckt stor uppmärksamhet för deras potential för att skapa nya elektroniska enheter. Genom att utnyttja kraften hos Weyl-punkter upptäckte forskarna ett nytt sätt att framkalla lokala punktdefekter som väsentligt förändrar materialets elektroniska struktur och fysiska egenskaper.

Deras metod bygger på att införa ett särskilt kemiskt element i materialet, niob, som fungerar som en topologisk "katalysator". Detta katalysatorelement utlöser uppkomsten av Weyl-punkter och leder till selektiv bildning av punktdefekter i dess omedelbara närhet.

Forskarna använde state-of-the-art tekniker, inklusive scanning tunneling microscopy (STM), för att direkt visualisera och karakterisera dessa Weyl-punkt-inducerade defekter. Genom omfattande mätningar och teoretiska simuleringar pekade de ut den exakta placeringen av defekterna och deras inverkan på materialets elektriska och termiska egenskaper.

Fynden ger inte bara en ny metod för att skräddarsy egenskaperna hos topologiska material utan ger också en djupare insikt i de grundläggande mekanismerna bakom samspelet mellan topologiska egenskaper och defekter i kvantmaterial. Detta arbete öppnar nya vägar för att utforska och utnyttja Weyl-punkter för att manipulera och förbättra funktionaliteten hos material i avancerad teknologi, inklusive elektronik, energiomvandling och kvantinformationsbehandling.