I en ny artikel som publicerades i Fysiska granskningsbrev ett forskningssamarbete har rapporterat om nya insikter om den elektroniska ledningen och störningar på 2-D topologiska isolatorer-en exotisk typ av isolator som bara leder vid kanten och som kan vara nyckeln till utvecklingen av en ny generation elektroniska enheter.

I årtionden, isolerande material ansågs vara ett tråkigt ämne ur elektronisk synvinkel, eftersom elektroner är orörliga och inte kan bidra till elektrisk ledning. Nyligen, forskare föreslog en annan klass isolator och fann den experimentellt. De kallas "topologiska isolatorer, "eftersom deras elektroniska struktur kan matematiskt klassificeras annorlunda än konventionella isolatorer.

En fascinerande egenskap hos topologiska isolatorer är att även om de förblir isolerande i massan, de är mycket bra ledare vid kanten. Vid de kanterna, elektroner färdas i kvantkanaler i båda riktningarna, som på en tvåfilig motorväg. Liksom en motorväg, U-svängar är förbjudna-elektroner på kanten kan inte ändra riktning utan att bryta mot reglerna. Tillämpningen av ett externt magnetfält lyfter detta förbud och låter elektroner vända.

Den nyligen publicerade forskningen avslöjar samspelet mellan kvantkanttillstånd över en lateral korsning i en HgTe -kvantbrunn, en kanonisk 2-D topologisk isolator. Från deras resultat, forskarna extraherade ny information om de grundläggande egenskaperna hos topologiska kanttillstånd och föreslog strategier för att finjustera deras interaktion.

"I vårt arbete, vi testade konsekvenserna av elektron U-svängar i ledningen av våra enheter. Vi visade också hur under vissa omständigheter, elektroner som får svänga verkar göra det på ett ordnat sätt, som i någon slags rondell, generera en konstruktiv störning, "Förklarar Calvo.

Detta arbete bidrar med ny insikt i kanttillståndens grundläggande egenskaper och deras ledningsegenskaper i 2-D-topologiska isolatorer. Sådana förslag för att kontrollera egenskaperna och växelverkan mellan dessa tillstånd är avgörande för deras tillämpning i utvecklingen av en ny generation elektroniska enheter baserade på kvantfundamentala egenskaper hos material.