সারফেস 'স্বাক্ষর' বহিরাগত টপোলজিক্যাল ইনসুলেটরকে আলাদা করতে পারে - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

উচ্চ-ক্রম টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর হিসাবে পরিচিত উপকরণগুলির একটি নতুন-আবিষ্কৃত "সারফেস স্বাক্ষর" তাদের সনাক্ত করা সহজ করে তুলতে পারে - একটি কাজ যা এখন পর্যন্ত চ্যালেঞ্জিং প্রমাণিত হয়েছে। কৌশলটি, যা মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, ফ্রান্স, চীন এবং আয়ারল্যান্ডের গবেষকদের দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল, এতে একটি আগত আলোর মরীচির মেরুকরণের পরিবর্তনগুলি পরিমাপ করা হবে কারণ এটি উপাদানটির পৃষ্ঠকে প্রতিফলিত করে। যদিও এখনও পরীক্ষামূলকভাবে প্রদর্শিত হয়নি, কৌশলটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার এবং স্পিনট্রনিক্স ডিভাইসগুলি বিকাশের জন্য কার্যকর প্রমাণিত হতে পারে যা এই অস্বাভাবিক উপকরণগুলির বৈশিষ্ট্যগুলিকে কাজে লাগায়।

2008 সালে আবিষ্কৃত, টপোলজিক্যাল ইনসুলেটরগুলি হল এমন উপাদান যা তাদের প্রান্ত বা পৃষ্ঠের সাথে খুব ভালভাবে বিদ্যুৎ সঞ্চালন করে যখন তাদের বাল্ক ইনসুলেটর হিসাবে কাজ করে। কিছু টপোলজিক্যাল ইনসুলেটরে, এজ-স্টেট ইলেকট্রিক কারেন্ট একটি ট্রান্সভার্স স্পিন কারেন্ট প্ররোচিত করে। এই উপাদানগুলিকে কোয়ান্টাম স্পিন হল সিস্টেম হিসাবে পরিচিত করা হয় সুপরিচিত কোয়ান্টাম হল প্রভাবের সাথে সাদৃশ্য দ্বারা, যেখানে শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রগুলি একটি সেমিকন্ডাক্টরের প্রান্ত বরাবর বৈদ্যুতিক প্রবাহকে প্ররোচিত করে।

একটি টপোলজিকাল ইনসুলেটরের প্রান্তের অবস্থার মধ্যে, ইলেকট্রনগুলি শুধুমাত্র এক দিকে ভ্রমণ করতে পারে। সাধারণ কন্ডাক্টরের বিপরীতে, তারা ব্যাকস্ক্যাটার করে না। এই অসাধারণ আচরণটি টপোলজিকাল ইনসুলেটরকে প্রায় শূন্যের সাথে বৈদ্যুতিক প্রবাহ বহন করতে দেয় - এমন একটি সম্পত্তি যা ইলেকট্রনিক ডিভাইসের বিকাশকারীদের মধ্যে যথেষ্ট আগ্রহ আকর্ষণ করে, যারা এই ধরনের ডিভাইসগুলিকে আজকের তুলনায় অনেক বেশি শক্তি-দক্ষ করার জন্য এটিকে কাজে লাগানোর আশা করে।

গত এক দশক বা তারও বেশি সময় ধরে, অতিরিক্ত টপোলজিক্যাল পদার্থ (ডিরাক সেমিমেটাল, ওয়েইল সেমিমেটাল এবং অ্যাক্সিওনিক ইনসুলেটর সহ) এমনকি অপরিচিত বৈশিষ্ট্যের সাথে আবির্ভূত হয়েছে। অতি সম্প্রতি, যেসব উপকরণ তাদের বাল্ক পরিমাণে, তাদের পৃষ্ঠে এবং তাদের প্রান্ত বরাবর, কিন্তু কব্জা বা কোণে সঞ্চালিত হয়, তাদের অস্তিত্বের জন্য তাত্ত্বিক করা হয়েছে। এই তথাকথিত হাই-অর্ডার টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর (HOTIs) এর কব্জা অবস্থাগুলি স্পিনট্রনিক্স অধ্যয়নের জন্য আকর্ষণীয় কারণ তাদের মধ্যে ইলেকট্রন প্রচারের দিকটি ইলেকট্রনের ঘূর্ণনের সাথে সম্পর্কিত। HOTIs মেজোরানা ফার্মিয়নগুলির জন্যও প্রতিশ্রুতি রাখে, যেগুলির ত্রুটি-সহনশীল কোয়ান্টাম কম্পিউটিং-এ অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে - যদি তারা নিশ্চিতভাবে বিদ্যমান বলে প্রমাণিত হতে পারে।

অন্যান্য প্রভাব থেকে আলাদা করা কঠিন

নীতিগতভাবে, HOTIগুলি অত্যন্ত স্বতন্ত্র কারণ তারা শুধুমাত্র তাদের পৃষ্ঠের এক-মাত্রিক রেখা বরাবর বিদ্যুৎ সঞ্চালন করে - অর্থাৎ একটি সীমানার সীমানা বরাবর। অনুশীলনে, তবে, তাদের সনাক্ত করা কঠিন কারণ অন্যান্য ঘটনা (একটি নমুনায় স্ফটিক ত্রুটি সহ) অনুরূপ পরীক্ষামূলক স্বাক্ষর তৈরি করতে পারে। বিষয়গুলিকে জটিল করার জন্য, HOTI বৈশিষ্ট্যগুলি শুধুমাত্র অস্বাভাবিকভাবে উচ্চ মাত্রার প্রতিসাম্য সহ উপকরণগুলিতে ঘটবে বলে অনুমান করা হয়, ব্যাখ্যা করে ব্যারি ব্র্যাডলিন, এ একজন পদার্থবিদ Urbana-Champaign এ ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়, US, যারা নতুন গবেষণার সহ-নেতৃত্বাধীন। "এটির জন্য স্ফটিক কাঠামোর প্রয়োজন যা অবাস্তবভাবে নিখুঁত এবং, এখন পর্যন্ত, উপাদান বিসমাথ সহ শুধুমাত্র মুষ্টিমেয় কিছু উপাদান, এই শ্রেণীর উপাদানের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ পরীক্ষামূলক স্বাক্ষর প্রদর্শন করেছে," ব্র্যাডলিন বলেছেন।

তাদের কাজে যা বিস্তারিত আছে প্রকৃতি যোগাযোগ, ব্র্যাডলিন এবং সহকর্মীরা ইলেক্ট্রনগুলিকে বিশ্লেষণ করেছেন যেগুলি একটি HOTI-এর সিংহভাগ হলেও ইলেকট্রনগুলির স্পিনকে কেন্দ্র করে, যা উপরে বা নীচে হতে পারে। যদি নমুনায় একটি বৈদ্যুতিক ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় তবে এই দুটি স্পিন অবস্থা বিপরীত দিকে জমা হবে। গবেষকরা গণনা করেছেন যে এই স্পিন কনফিগারেশনটি ম্যাগনেটো-অপটিক কের প্রভাব নামে পরিচিত একটি ঘটনার মাধ্যমে একটি পরিমাপযোগ্য স্বাক্ষর তৈরি করবে, যেখানে একটি নমুনার পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত হওয়ার সময় একটি আগত আলোর মরীচির মেরুকরণ পরিবর্তিত হয়।

দলের গণনা অনুসারে, একটি HOTI উপাদানের পৃষ্ঠে প্রতিটি স্পিন অবস্থার ফলে মেরুকরণের পরিবর্তন একটি সাধারণ 2D অন্তরক পৃষ্ঠের জন্য প্রত্যাশিত ঠিক অর্ধেক হবে। "পৃষ্ঠে এই 'স্পিন-সমাধান' প্রতিক্রিয়া উত্তেজনাপূর্ণ," ব্র্যাডলিন বলেছেন, "যেহেতু এটি HOTI উপকরণগুলির জন্য একটি শক্তিশালী পরীক্ষামূলক স্বাক্ষরের জন্য প্রথম পূর্বাভাস দেয়।"

এই কাজে দলটি চিহ্নিত HOTI-এর বৈশিষ্ট্যগুলি কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং স্পিনট্রনিক ডিভাইসগুলিতে খুব কার্যকর হতে পারে, ব্র্যাডলিন চালিয়ে যান, যদিও গবেষকদের প্রথমে একটি পরীক্ষায় তাদের দেখতে হবে। "আমরা আশা করি যে আমাদের অধ্যয়ন দেখায় যে টপোলজিকাল উপকরণগুলির অভ্যন্তরীণ এবং পৃষ্ঠগুলি এখনও অনেক রহস্যময় এবং সুবিধাজনক বৈশিষ্ট্যগুলি হোস্ট করে যদি আপনি তাদের কীভাবে সন্ধান করতে জানেন," তিনি বলেছেন।

গবেষকরা এখন অন্যান্য প্রতিসাম্য দ্বারা সুরক্ষিত টপোলজিকাল ক্রিস্টালাইন ইনসুলেটর বিশ্লেষণ করতে তাদের আনুষ্ঠানিকতা প্রসারিত করার চেষ্টা করছেন। "আমরা সুপারকন্ডাক্টিং সিস্টেমগুলিও দেখব," ব্র্যাডলিন বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/surface-signature-could-distinguish-exotic-topological-insulators/