Кошниците Kagome обикновено се правят от бамбукови ленти, изтъкани в силно симетричен модел от взаимно свързани триъгълници, които споделят ъгъла.

Споделете статията

Структура на Кагоме. EP

японското

Нов квантов електронен материал е наречен кагоме, тъй като атомната му структура наподобява тази на японско плетене на кошници, известна като модел кагоме.

Кошниците на Кагоме обикновено се правят от бамбукови ленти изтъкани в силно симетричен модел от взаимно свързани триъгълници, които споделят ъгъла.

Ако метал или друг проводящ материал би могъл да прилича на атомна скала модел на кагоме, с отделни атоми, разположени в подобни триъгълни модели, на теория той трябва да проявява екзотични електронни свойства.

В статия, публикувана в Nature, физиците от MIT, Харвардския университет и лабораторията в Бъркли съобщават, че са произвели за първи път метален кагоме: електропроводим кристал, направен от слоеве атоми от желязо и калай, като всеки слой е атомно подреден в повтарящият се модел на решетка на kagome.

Кога те направиха текущ поток през слоевете на кагоме Вътре в кристала изследователите наблюдават, че триъгълното разположение на атомите предизвиква странно, подобно на квант поведение в преминаващия ток. Вместо да текат директно през решетката, електроните вместо това се отклониха или се огънаха назад в решетката.

Това поведение е триизмерен роднина на така наречения ефект на Квантовия Хол, при който електроните, преминаващи през двуизмерен материал, ще проявят „хирално и топологично състояние“, в което се огъват в тесни кръгови пътеки и текат по краищата. без да губите енергия.

"Чрез изграждане на желязната мрежа kagome, което по своята същност е магнитно, това екзотично поведение се запазва при стайна температура и извън нея ", казва Джоузеф Чекелски, асистент по физика в Масачузетския технологичен институт." Зарядите върху кристала не само магнитните полета на тези атоми, но и чисто магнитната сила мрежа. Това може да доведе до перфектна проводимост, подобна на свръхпроводимостта, при бъдещите поколения материали. ".

За да изследва тези открития, екипът измерва енергийния спектър в кристала, използвайки съвременна версия на ефект, открит за първи път от Хайнрих Херц и обяснен от Айнщайн, известен като фотоелектричен ефект.

„По принцип електроните първо се изхвърлят от повърхността на материала и след това се откриват въз основа на ъгъла на издигане и кинетичната енергия“, казва Рикардо Комин, асистент по физика в MIT. "Получените изображения са много пряка снимка на електронните нива, заети от електрони, и в този случай те разкриват създаването на почти безмасови частици" Дирак ", версия на електрически заредени фотони, квантите на светлината.".

Спектрите разкриха, че електроните протичат през кристала по начин, който предполага, че първоначално безмасовите електрони са получили релативистка маса, подобна на частиците, известни като масивни ферменти на Дирак. Теоретично това се обяснява с наличието на атоми желязо и калай, които изграждат решетката. Първите са магнетични и пораждат „сръчност“ или хиралност.

Последните имат по-тежък ядрен заряд, произвеждащ голямо локално електрическо поле. Докато тече външен ток, той възприема калайното поле не като електрическо поле, а като магнитно поле и се отдалечава.