Nieuw onderzoek onthult het ongebruikelijke fononspectrum van grafeen met opmerkelijke volledigheid.
Tijdens kristallisatie worden atomen gescheiden in brede energiebanden. De elektrische eigenschappen van het kristal worden bepaald door deze niveauspreiding, maar dit is niet de enige. Hoe atomen in de ruimte zijn gerangschikt, is ook belangrijk, en in sommige zeldzame gevallen kan een kristal bepaalde symmetrieën hebben die de banden ‘topologische’ eigenschappen geven.
fononen De beweging ervan binnen een kristal wordt bepaald door de bandstructuur, die ook topologische eigenschappen kan hebben zoals die van elektronen. Om te detecteren dat grafeen, waarvan al is aangetoond dat het topologische elektronen heeft, ook topologische fononen heeft, gebruikten Jiade Li van het China Institute of Physics en collega's een speciaal type elektronenspectroscopie.
Topologische materialen hebben een aantal opmerkelijke eigenschappen, waaronder het vermogen om Majorana-quasideeltjes en niet-dispersieve oppervlaktestromen te huisvesten zonder te worden beïnvloed door defecten of andere lokale verstoringen. Dit komt omdat ze voortkomen uit de globale topologie van de bandstructuur in plaats van uit de lokale topografie. Om de volledige fononbandstructuur van grafeen in kaart te brengen, gebruikten Li en collega's een methode die de energie analyseert die elektronen verliezen als indicator voor het momentum wanneer ze van een oppervlak stuiteren. Een resonant fonon zorgt ervoor dat elektronen meer energie verliezen.
Dirac-punten en knooppuntringen, twee soorten topologische kenmerken die ontstaan wanneer fononbanden elkaar kruisen, zijn te vinden op de gedetailleerde kaart van het team. Het bestaan van topologische fononen wordt niet altijd geïmpliceerd door het samenvallen van kruispunten en topologische eigenschappen. Maar Li en zijn collega's zijn ervan overtuigd dat ze ze hebben gezien, omdat hun kaart sterk lijkt op de kaart die uit de theorie is verkregen. Om fonondiodes en andere 'fononische' apparaten te maken, is het volgende doel van onderzoekers het vinden van topologische fononische randtoestanden.
Bron: physics.aps.org/articles/v16/s126
📩 15/09/2023 09:19