Forskare har funnit att en liten sträcka är tillräckligt för att släppa lös de exotiska elektriska egenskaperna hos en nyupptäckt topologisk isolator, unshackling ett beteende som tidigare låsts vid kryogena temperaturer.

Föreningen, kallad samarium hexaboride, har studerats i årtionden. Men nyligen har den haft en ökning av förnyat intresse som forskare först förutspådde och sedan upptäckte att det var en ny typ av topologisk isolator - ett material som förvisar elektriska strömmar från dess inre och tvingar dem att resa längs dess periferi. Det beteendet uppträder bara vid cirka 4 grader över den absoluta nollan, fastän, motverka potentiella applikationer.

Nu, experimentister vid University of California, Irvine (UCI), arbetar med JQI -stipendiat Victor Galitski och tidigare postdoktoral forskare vid JQI Maxim Dzero (nu vid Kent State University), har hittat ett sätt att aktivera samariumhexaborids kryogena beteende vid mycket högre temperaturer. Genom att sträcka små kristaller av metallen med mindre än en procent, laget kunde upptäcka signaturytströmmarna hos en topologisk isolator vid 240 K (minus 33 C) - nära rumstemperatur och, hur som helst, långt ifrån 4 K. Strömmarna kvarstod till och med när stammen avlägsnats.

Deras teknik, som nyligen rapporterades i Naturmaterial , använder piezoelektriska element som böjer sig när de matas med en elektrisk ström. Genom att avbryta ett prov av samariumhexaborid mellan två titanstöd och dra på ena sidan, forskare kunde mäta kristallens elektriska egenskaper för olika temperaturer och mängder stretch.

Förra året, Galitski samarbetade med samma experimentella grupp vid UCI och upptäckte en potentiell tillämpning för samariumhexaborids ovanliga ytströmmar. De fann att att hålla en liten kristall vid en fast spänning kan producera oscillerande strömmar på dess yta. Sådana tick-tock-signaler är kärnan i modern digital elektronik, men de kräver vanligtvis klockor som är mycket större än kristallerna i mikronstorlek.

Det nya resultatet kan göra sådana applikationer mer sannolika, och det kan till och med uppnås utan några piezoelement. Det kan vara möjligt att odla samariumhexaborid som en tunn film ovanpå ett annat material som naturligt skulle få det att töjas, säger forskarna.