பென்டாடெல்லூரைடுகளில் தூண்டப்பட்ட கட்ட மாற்றங்கள் எவ்வாறு உருவாகிறது?

வலுவான எலக்ட்ரான் தொடர்புடன் பொருளின் இடவியல் நிலைகளை இணைப்பது மின்னூட்ட பின்னமாக்கல், எக்ஸிடோனிக் உறுதியற்ற தன்மை மற்றும் ஆக்சியோனிக் தூண்டுதல் போன்ற பல கவர்ச்சியான நிகழ்வுகளுக்கு உறுதியளிக்கிறது. அடுக்கு மாற்றம்-உலோக பென்டாடெல்லூரைடுகள் ZrTe₅ மற்றும் HfTe₅ ஆகியவை குறைந்த கேரியர் அடர்த்தியுடன் தற்செயலான இடவியல் குறைஉலோக கட்டத்திற்கு அருகில் இருப்பது கண்டறியப்பட்டது. ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த காந்தப்புலத்தில் கூட, அவை மிகவும் சிதைந்த லாண்டவு நிலைகளை உருவாக்கி, அதில் உள்ள டிராக்(Dirac) எலக்ட்ரான்களின் தொடர்பு விளைவை வியத்தகு முறையில் மேம்படுத்தலாம். எனவே, இந்த பென்டடெல்லூரைடுகள் சீரான தொடர்புள்ள இடவியல் நிலைகளுக்கு சிறந்த பொருள். ஃபுடான் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர். ஃபாக்சியன் சியு மற்றும் பேராசிரியர் செங் ஜாங் தலைமையிலான சமீபத்திய ஆய்வில் இந்த நிகழ்வு ஆராயப்பட்டது.

பென்டடெல்லூரைடுகளின் முந்தைய குவாண்டம் இடமாற்ற ஆய்வுகள் காந்தப்புலங்களில் ஒரு மொத்த குவாண்டம் ஹால் நிலையை வெளிப்படுத்தின. அதே சமயம் அதன் இயற்பியல் தோற்றம் சர்ச்சைக்குரியதாகவே உள்ளது. தற்போதைய ஆய்வில், Xiu மற்றும் Zhang வெவ்வேறு அணுகுமுறையை எடுக்கின்றனர், இது நேரியல் அல்லாத இடமாற்றம், இது காந்தப்புலங்களை சார்ந்த மின் எதிர்ப்பின் பரிணாமத்தை கண்காணிக்கிறது. பொதுவாக, வழக்கமான பொருட்களின் D.C. மின் எதிர்ப்பு எண்ணானது நேரியல் பகுதியில் உள்ளது, இது பயன்படுத்தப்படும் மின்சார சார்பிலிருந்து தனித்து உள்ளது. இருப்பினும், மின்னூட்டம் மற்றும் சுழல் அடர்த்தி அலைகள் போன்ற சில கட்டங்களில், உள்ளார்ந்த திறன் சிக்கியுள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஒப்பீட்டளவில் சிறிய சார்பு மின்னழுத்தத்தால் வெளியிடப்படலாம், பின்னர் மின்தடை மதிப்புகளை வலுவாக மாற்றியமைக்கலாம்.

வெவ்வேறு சார்புகளில் நீளமான மற்றும் குறுக்கு வேறுபாடு மின் எதிர்ப்பை அளவிடுவதன் மூலம், Xiu மற்றும் Zhang நேரடியாக காந்தப்புலங்களால் தூண்டப்பட்ட அடர்த்தி அலை மாற்றத்தை ஆய்வு செய்கின்றனர். ஆச்சரியப்படும் விதமாக, முன்னர் முன்மொழியப்பட்ட 1D அடர்த்தி அலைக்கு அப்பால், அடர்த்தி அலையானது தளத்தில் உள்ள திசையிலும் நீடிக்கிறது. கூடுதலாக, அதிக காந்தப்புலங்களில் உள்ள மின்கடத்தா நிலை சார்பு மின்னழுத்தத்தால் அடக்கப்படலாம், இது உலோக-மின்கடத்தா பொருள் மாற்றத்தின் பொறிமுறையில் வலுவான தடையை ஏற்படுத்துகிறது.

கோட்பாட்டாளர்களுடன் சேர்ந்து, ஆசிரியர்கள் HfTe₅ இன் கட்ட வரைபடத்தை உருவாக்குகின்றனர். காந்தப்புலங்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், HfTe₅ இல் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் முதலில் ஒரு 3D அடர்த்தி அலை நிலையாக மாறும், பின்னர் காந்த உறைதல் விளைவு மூலம் உள்ளூர்மயமாக்கப்படுகிறது. இந்த உறைந்த எலக்ட்ரான்கள், மின் புலத்திற்கு மேலே உள்ள இயங்ககூடிய நிலைகளில் படிப்படியாக மீண்டும் செயல்படுத்தப்படலாம், இதன் விளைவாக நீளமான மற்றும் குறுக்கு திசைகளில் செயல்படுத்தப்பட்ட கடத்தல் ஏற்படுகிறது.

இந்த முடிவுகள் காந்தப்புலங்களால் தூண்டப்பட்ட டிராக் எலக்ட்ரான்களின் வெளிவரும் பல-இயற்பியல் விளைவுகளின் தெளிவான சான்றுகளை நிரூபிக்கின்றன மற்றும் தொடர்புடைய இடவியல் இயற்பியலில் புதியவகை கூட்டு-முறை இயக்கவியலை ஆராய சுத்தமான மற்றும் சரிசெய்யக்கூடிய தளமாக நீர்த்த பென்டாடெல்லூரைடுகளை நிறுவுகின்றன.

References:

• Zhang, C., Yang, J., Yan, Z., Yuan, X., Liu, Y., Zhao, M., & Xiu, F. (2021). Magnetic-field-induced nonlinear transport in HfTe5. National Science Review.
• Tang, F., Ren, Y., Wang, P., Zhong, R., Schneeloch, J., Yang, S. A., & Zhang, L. (2019). Three-dimensional quantum Hall effect and metal–insulator transition in ZrTe 5. Nature, 569(7757), 537-541.
• Liu, Q., Zhang, X., Abdalla, L. B., Fazzio, A., & Zunger, A. (2014). Electric field induced topological phase transition in two-dimensional few-layer black phosphorus. arXiv preprint arXiv:1411.3932.