Ensimmäinen havainto eksitonisesta eristeestä

27.08.2019

FLEET-Eksitoneja-eristeissa300.jpgKolme erityyppistä eristettä. a) Eristeet, joiden kaistarako on Fermi-pinnalla, mukaan lukien kaistaeristeet, Mott-eristeet ja Anderson-eristeet. b) Topologiset eristeet, joissa on topologisesti suojattuja pintatiloja kaistaeron sisällä. c) Eksitoniset eristeet, joissa elektronit ja aukot ovat sitoutuneet toisiinsa ja muodostavat eksitoneja Fermi-pinnalla.

Wollongong (UOW) ja Monash yliopistojen yhteistyö on löytänyt todisteita 1960-luvulla ennustetusta uudesta ainevaiheesta: eksitonisesta eristeestä.

Tulokset tarjoavat uuden strategian etsiä enemmän eksitonisia eristeitä, jotka mahdollisesti kykenevät kuljettamaan eksitonin supernesteitä mutta tarvitaan lisätutkimuksia, jotta ymmärretään täysin tämän uuden ainevaiheen rikas fysiikka.

"Aineen uusien faasien löytäminen on yksi tiiviiden aineiden fysiikan päätavoitteista, ja se on tärkeä kehitettäessä uusia tekniikoita vähäenergiseen elektroniikkaan, mikä on Centre for Future Low-Energy Electronics Technologies (FLEET) ARC-keskuksen päätavoite", toteaa professori Xiaolin Wang (UOW).

"1960-luvulla ehdotettiin, että pienen epäsuoran kaistaeron materiaaleissa eksitoneja voi muodostua spontaanisti, koska kantajien tiheys on liian pieni, jotta attraktiivinen Coulomb-vuorovaikutus elektronien ja aukkojen välillä syntyisi," kertoo tutkimuksen ykköskirjoittaja tohtori Zhi Li.

Tuloksena on uusi voimakkaasti vuorovaikutteinen eristefaasi, joka tunnetaan eksitonisena eristeenä.

Eristeiden perheessä ensimmäinen jäsen on laajan kaistaeron materiaali eli tavallinen eriste. Se lisäksi muita eristäviä tiloja voi syntyä elektronien välisten vuorovaikutusten tai häiriöiden vaikutuksesta, joihin liittyy kvanttihäiriöitä, esimerkiksi: Anderson-eristimet, joissa elektronit ovat paikallistuneet kvanttihäiriöiden avulla; Topologiset eristimet, joilla on rako bulkkiaineessa, mutta joilla ei ole rakoa pinnan tai reunan johtavassa tilassa, kaistainversiosta johtuen.

Eksitoninen eriste, aineen uutta faasia kriittisessä siirtymäkohdassa metallin ja eristeen välisessä, ehdottivat 1960-luvulla monet kondensoituneen aineen fyysikot.

Eksitonisessa eristeessä pikemmin bosoniset hiukkaset kuin elektronit määrittävät fysikaaliset ominaisuudet.

Eksitonisten eristeiden on ennustettu omaavan monia uusia ominaisuuksia, kuten kiteytettyä eksitoniumia, superfluidisuutta ja korkean lämpötilan eksitonista superjohtavuutta ja läpimurto tämän uuden eristeluokan löytämisessä on herättänyt innostuneen huomion kondensoituneiden aineiden fyysikoissa ja kaksiulotteisten materiaalien tutkijoissa.

Nämä havainnot viittaavat siihen, että antimonin (Sb (110)) nanohiutale on eksitoninen eriste.

Aiheesta aiemmin:

Johtaa vai eristää? Siinäpä kysymys?

Eksitonit elektroniikan käyttöön

Eksipleksit hallintaan

23.01.2020Kiertymä muokkaa kaistaeroa
22.01.2020Yleismuistin virstanpylväs
21.01.2020Ensimmäinen antiferromagneettinen topologinen kvanttimateriaali
20.01.2020Nanoantenneja tiedonsiirtoon
17.01.2020Muisteja erittäin kylmään laskentaan
16.01.2020Laskentaa molekyyleillä
16.01.2020Konenäölle nyt myös konesilmät
14.01.2020Piin kvanttibiteillä uusiin ulottuvuuksiin
13.01.2020Uusi menetelmä kestäville GaN-transistoreille
10.01.2020Hiukkaskiihdytin mikropiirille
09.01.2020Biologista energiantuottoa
08.01.2020Kvanttiteleportaatio piifotonisella sirulla
07.01.2020Kohti spintronisia MRAM-muisteja
07.01.2020Tehokas litium-rikki akku
03.01.2020Pieniä parannuksia litiumioni-akuille
02.01.2020Kvanttimateriaalia vaikkapa naamiointiin
02.01.2020Perovskiiteistä löytyy yllätyksiä
31.12.2019Lämpökytkin polymeeristä
30.12.2019Elektroniikka valon nopeudella
23.12.2019Turvallista ja käytännöllistä viestintää
20.12.2019Ferrosähköisyys yhdistää transistorit ja muistit
19.12.2019Kytkettäviä plasmoneja muoveihin
18.12.2019Magnonit töihin
17.12.2019Lämmönsiirtoa tyhjyyden läpi
16.12.2019Nailon ja taivutus vauhdittavat orgaanista elektroniikkaa
13.12.2019Viat saattavat tehostaa akkuja
12.12.2019Hiili ja pii jakavat ja yhdistävät fotoneja
11.12.2019Timanttien avulla parempia superkonkkia
10.12.2019Sähköis-optista tietotekniikkaa
09.12.2019Lämpösähköä hiilinanoputkilla
09.12.2019Valokuitua selluloosasta
05.12.2019Näppärä terahertsinen tekniikka
04.12.2019Palamattomia litium-akkuja
03.12.2019Bittejä ja simulointia atomien mittakaavassa
02.12.2019Metallijohde Cooperin pareilla
29.11.2019Plasmoniikan avulla edullinen monispektrikamera
28.11.2019Hiilinanoputket pääsevät vauhtiin
27.11.2019Löytö ferrosähköisissä tuplaa potentiaalin
26.11.2019Antenni lämpösäteilylle
25.11.2019Jatkuvuutta Mooren laille
22.11.2019Skyrmioneja huonelämpötilassa
21.11.2019Hukkalämpö sähköksi uusin keinoin
20.11.2019Keinotekoiset lehdet tuottavat kaasua ja nesteitä
18.11.2019Fotonikytkin CMOS-piireille
15.11.2019Parempia langattomia anturitekniikoita
13.11.2019Uudenlaisia fotonisia nestekiteitä
12.11.2019Onnistumisia orgaanisissa
11.11.2019Kohti älykkäitä mikrorobotteja
09.11.2019Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus
08.11.2019Jäähdytystekniikkaa 3D-elektroniikalle vaikka avaruuteen
07.11.2019Uusia tiloja grafeenin taikakulmassa
06.11.2019Kohti antiferromagneettisia muisteja
05.11.2019Muuntaa 2D-tasot pehmeiksi ja joustaviksi 3D-rakenteiksi
04.11.2019Tarkempia kiderakenteita ja proteiineja aurinkokennoihin
01.11.2019Kvanttiakussa ei synny häviöitä
31.10.2019Keinoja ja visioita 2D-materiaalien käytölle
30.10.2019Käteviä ADC- ja DAC-muuntimia IoT-aikakaudelle
29.10.2019Kvanttipisteitä edullisesti ja tarkasti
25.10.2019Paljonko on kvanttilaskennan ylivoima?
24.10.2019Tehokkaampia superkondensaattoreita
23.10.2019Uudenlaisia kalvoja hiilinanoputkista
22.10.2019Valolla kohti huonelämpöistä kvanttitietokonetta
21.10.2019Japanissa kokeiltiin petabitin verkkoyhteyksiä
18.10.2019Suprajohtavuutta moduloiden
17.10.2019Spin- ja varausvirran hallintaa
16.10.2019Spektrometriaa sirupiirillä
15.10.2019Uusia ulottuvuuksia printtielektroniikalle
14.10.2019Löytö energiatehokkaalle elektroniikalle
11.10.2019Pikotiedettä ja uusia materiaaleja
10.10.2019Lomittumista 50 kilometrissä valokuitua
09.10.2019Koneoppiminen etsii uusia materiaaleja
08.10.2019Parhaat kahdesta maailmasta: Magnetismi ja Weyl -puolimetallit
07.10.2019Tehokkaampaa energian keruuta IoT-antureille
04.10.2019Uusia kierrätyskelpoisia akkukonsepteja
03.10.2019Supratekniikalla tehokkaampaa tietotekniikkaa
02.10.2019Paramagneettiset spinit tuottavat sähköä lämmöstä
01.10.2019Kolme kertaa parempi infrapunailmaisin
30.09.2019Yksisuuntainen radiotie synteettisellä Hall-efektillä
27.09.2019Katsaus kvanttilaskennan tekniikoihin
27.09.2019Muistipiirejä ilman kerrosrakennetta
25.09.2019Ennätysmäisiä aurinkokennoja
24.09.2019Topologinen eriste fotonien reitittäjäksi
23.09.2019Köyhän miehen kubitti
20.09.2019Kaksiulotteisia spin transistoreita ja muuntimia
19.09.2019Valokiteiden valmistus ja hallinta
18.09.2019Kaksi vapausastetta
17.09.2019Epätavallista magneettista käyttäytymistä
16.09.2019Nanolangat korvaavat lasiprismat
13.09.2019Tehokkaampaa sähköpolttoaineiden tuotantoa
12.09.2019Ensimmäinen monimutkainen kvanttiteleportaatio
11.09.2019Energian talteenottoa piipiiriltä
10.09.2019Uudenlainen pinnoite litium-metalli akuille
09.09.2019Uusi eristetekniikka pienemmille siruille
06.09.2019Hiilinanoputkia ja grafeenia
05.09.2019Nikkelioksidistako suprajohde?
04.09.2019Metamateriaaleja ja magnoniikkaa
03.09.2019Gallium-oksidi tehotransistoreita ennätysarvoilla
02.09.2019Muutos magneetissa itsessään
30.08.2019Transistori pellavalangasta
29.08.2019Robotti ottaa ajotarkkuuden hallintaansa

Näytä lisää »