Tungsten di-telluride (WTe₂ ) har nyligen visat sig vara ett lovande material för realisering av topologiska tillstånd. Dessa betraktas som nyckeln till nya "spintroniska" enheter och framtidens kvantdatorer på grund av deras unika elektroniska egenskaper. Fysiker vid Forschungszentrum Jülich har nu för första gången kunnat förstå hur de topologiska egenskaperna hos flerskikts WTe₂ system kan ändras systematiskt genom studier under ett scanning tunnelmikroskop. Resultaten har publicerats i tidskriften Nano Letters .

Topologiska isolatorer blev kända utanför expertkretsar tack vare 2016 års Nobelpris i fysik. Men deras forskning är fortfarande ganska i sin början, och många grundläggande frågor förblir obesvarade. En av de utmärkande egenskaperna hos föreningen WTe₂ är att den uppvisar en hel rad exotiska fysikaliska fenomen beroende på dess skikttjocklek. Atomtunna skikt är isolerande på ytan, men på grund av sin kristallstruktur uppvisar de så kallade topologiskt skyddade kantkanaler. Dessa kantkanaler är elektriskt ledande och ledningen beror på elektronernas spinn. Om två sådana lager staplas ovanpå varandra uppstår avgörande olika interaktioner beroende på hur lagren är inriktade.

Om de två skikten inte är inriktade, samverkar de ledande kantkanalerna i de två skikten endast minimalt. Men om de vrids exakt 180° försvinner såväl det topologiska skyddet som kantkanalerna och hela systemet blir isolerande. Vidare, med en minimal vridning på bara några grader, bildas en periodisk överbyggnad, ett så kallat moirégitter, som ytterligare modulerar den elektriska ledningsförmågan. Forskare vid Peter Grünberg-institutet (PGI-3) har nu för första gången kunnat studera dessa egenskaper lokalt på atomär skala med hjälp av ett avsökningstunnelmikroskop som ger avgörande insikter om interaktionerna mellan lagren.

Forskare avbildar ledande kanter i ett lovande 2D-material