Topologiska material är en klass av material som har unika elektroniska egenskaper som skyddas av topologiska invarianter. Dessa material har tilldragit sig ett stort intresse de senaste åren på grund av deras potential för att förverkliga nya former av kvantmateria och för användning i framtida elektroniska enheter.
En typ av topologiskt material är den topologiska isolatorn, som är ett isolerande material som har ledande yttillstånd. Dessa yttillstånd skyddas av en topologisk invariant, vilket innebär att de inte kan förstöras utan att ändra materialets topologiska egenskaper.
Topologiska isolatorer av högre ordning är en generalisering av topologiska isolatorer. De har topologiska invarianter av högre ordning och deras yttillstånd uppvisar exotiska egenskaper som inte finns i konventionella topologiska isolatorer. Att upptäcka topologiska isolatorer av högre ordning har dock varit en utmanande uppgift på grund av den komplexa naturen hos deras yttillstånd.
I sin studie utvecklade fysikerna från Würzburg och Konstanz en ny metod för att upptäcka topologiska isolatorer av högre ordning. Deras metod går ut på att mäta den elektriska konduktansen hos ett material som en funktion av dess tjocklek. De fann att konduktansen hos en topologisk isolator av högre ordning uppvisar en karakteristisk topp vid en specifik tjocklek.
Denna karakteristiska topp är en signatur för den högre ordningens topologiska isolatorns yttillstånd. Genom att mäta konduktansen hos ett material kunde fysikerna upptäcka närvaron av topologiska isolatorer av högre ordning och skilja dem från andra typer av topologiska material.
Fysikernas fynd har viktiga implikationer för området topologiska material. De tillhandahåller ett nytt verktyg för att upptäcka topologiska isolatorer av högre ordning, vilket gör det möjligt för forskare att studera dessa material mer i detalj och utforska deras potential för framtida tillämpningar.
Dessutom kan fysikernas fynd få konsekvenser för utvecklingen av nya elektroniska enheter. Topologiska isolatorer av högre ordning har potential att användas i spintronik, vilket är studiet av hur man använder elektronspin för att lagra och bearbeta information. De skulle också kunna användas i kvantberäkning, vilket är studiet av hur man använder partiklarnas kvantegenskaper för att utföra beräkningar.
Fysikernas studie representerar ett betydande steg framåt i förståelsen och upptäckten av topologiska isolatorer av högre ordning. Deras resultat har potential att öppna upp nya forskningsvägar inom området topologiska material och leda till utvecklingen av nya tillämpningar inom spintronik och kvantberäkning.
