இடவியல் மின்காப்பான்களின் தொடர்பு பற்றிய புதிய நுண்ணறிவு

டங்ஸ்டன் டை-டெல்லூரைடு (WTe₂) இடவியல் நிலைகளை உணர்தலுக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய பொருளாக சமீபத்தில் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. இவை புதிய “சுழலியக்க” சாதனங்கள் மற்றும் எதிர்காலத்தின் குவாண்டம் கணினிகளுக்கு அவற்றின் தனித்துவமான எலக்ட்ரானிக் பண்புகள் காரணமாக கருதப்படுகிறது. Forschungszentrum Jülich-இல் உள்ள இயற்பியலாளர்கள் ஸ்கேனிங் டன்னலிங் நுண்ணோக்கியின் கீழ் ஆய்வுகள் மூலம் பல அடுக்கு WTe₂ அமைப்புகளின் இடவியல் பண்புகளை எவ்வாறு முறையாக மாற்றலாம் என்பதை இப்போது முதன்முறையாக புரிந்து கொள்ள முடிந்தது. முடிவுகள் நானோ லெட்டர்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.

2016-ஆம் ஆண்டு இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசுக்கு நன்றி தெரிவிக்கும் வகையில் டோபோலாஜிக்கல் மின்காப்பான்கள் நிபுணர் வட்டாரங்களுக்கு அப்பால் அறியப்பட்டன. இருப்பினும், அவர்களின் ஆராய்ச்சி இன்னும் அதன் தொடக்கத்தில் உள்ளது, மேலும் பல அடிப்படை கேள்விகளுக்கு பதிலளிக்கப்படவில்லை. WTe₂ சேர்மத்தின் தனித்துவமான அம்சங்களில் ஒன்று, அதன் அடுக்கு தடிமனைப் பொறுத்து ஒரு முழு அளவிலான கவர்ச்சியான இயற்பியல் நிகழ்வுகளை வெளிப்படுத்துகிறது. அணு ரீதியாக மெல்லிய அடுக்குகள் மேற்பரப்பில் இன்சுலேடிங் செய்கின்றன, ஆனால் அவற்றின் படிக அமைப்பு காரணமாக அவை இடவியல் ரீதியாக பாதுகாக்கப்பட்ட விளிம்பு சேனல்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இந்த விளிம்பு சேனல்கள் மின் கடத்தும் தன்மை கொண்டவை மற்றும் கடத்தல் எலக்ட்ரான்களின் சுழற்சியைப் பொறுத்தது. அத்தகைய இரண்டு அடுக்குகள் ஒன்றன் மேல் ஒன்றாக அடுக்கப்பட்டிருந்தால், அடுக்குகள் எவ்வாறு சீரமைக்கப்படுகின்றன என்பதைப் பொறுத்து முக்கியமாக வேறுபட்ட தொடர்புகள் ஏற்படும்.

இரண்டு அடுக்குகளும் சீரமைக்கப்படாவிட்டால், இரண்டு அடுக்குகளில் உள்ள கடத்தும் விளிம்பு சேனல்கள் குறைந்தபட்சமாக மட்டுமே தொடர்பு கொள்கின்றன. இருப்பினும், அவை சரியாக 180°-ஆல் முறுக்கப்பட்டால், இடவியல் பாதுகாப்பு மற்றும் விளிம்பு சேனல்கள் மறைந்து முழு அமைப்பும் இன்சுலேடிங் ஆகிறது. மேலும், ஒரு சில டிகிரிகளின் குறைந்தபட்ச திருப்பத்துடன், ஒரு குறிப்பிட்ட கால மேற்கட்டுமானம், மோயர் அணிக்கோவை என்று அழைக்கப்படும். இது கூடுதலாக மின் கடத்துத்திறனை மாற்றியமைக்கிறது. பீட்டர் க்ரன்பெர்க் இன்ஸ்டிடியூட்-இன் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது இந்த பண்புகளை உள்நாட்டில் அணு அளவில் முதல் முறையாக ஸ்கேனிங் டன்னலிங் மைக்ரோஸ்கோப்பைப் பயன்படுத்தி அடுக்குகளுக்கு இடையிலான தொடர்புகளைப் பற்றிய முக்கியமான நுண்ணறிவுகளை ஆய்வு செய்ய முடிந்தது.

References:

• McClarty, P. A. (2022). Topological magnons: a review. Annual Review of Condensed Matter Physics, 13, 171-190.
• Li, L., Low, J. Z., Wilhelm, J., Liao, G., Gunasekaran, S., Prindle, C. R., & Venkataraman, L. (2022). Highly conducting single-molecule topological insulators based on mono-and di-radical cations. Nature Chemistry, 1-7.
• Zhu, Z., Cheng, Y., & Schwingenschlögl, U. (2012). Topological phase transition in layered GaS and GaSe. Physical Review Letters, 108(26), 266805.
• Xu, N., Xu, Y., & Zhu, J. (2017). Topological insulators for thermoelectrics. npj Quantum Materials, 2(1), 1-9.
• Franz, M., & Molenkamp, L. (2013). Topological insulators. Elsevier.