Добавить новость
Hleb.asia
Май
2023

Новый инструмент разрушает запутанность электронных состояний слой за слоем

0
Реклама
The most beautiful beach towns with cheap living

A huge number of people around the world dream of one day breaking out of the daily routine

Новый инструмент разделяет запутанность электронных состояний. Предоставлено: Иллюстрация Вуджу Ли и Питера Аллена.

исследователи в[{» attribute=»»>University of Chicago, Pritzker School of Molecular Engineering (PME) have created a novel instrument that can help reveal the origin of electronic states in engineered materials, paving the way for their use in future quantum technology applications.

Assistant Professor Shuolong Yang and his team developed this innovative tool to enhance the understanding of magnetic topological insulators—materials with unique surface faetures that may play a crucial role in the advancement of quantum information science technologies.

Through a technique called layer-encoded frequency-domain photoemission, researchers send two laser pulses into a layered material. The resulting vibrations, coupled with the measurement of energy, allows researchers to piece together a “movie” that shows how electrons move in each layer.

“In our daily life, when we want to better understand a material — to understand its composition or if it’s hollow — we knock on it,” Yang said. “This is a similar approach at a microscopic level. Our new technique allows us to ‘knock and listen’ to layered materials, and it allowed us to show that one particular magnetic topological insulator works differently than theory predicts.”

The results were published in the journal Nature Physics.

Understanding layered materials is important because many materials scientists now design and create materials at the atomic level in a layer-by-layer process, combining two or more materials together to create a new material. Building these materials from the ground up allows them to create materials with new properties for future technologies.

When scientists created the two-layered magnetic topological insulator (MnBi2Te4)(Bi2Te3) by combining a magnetic material with a non-magnetic material, they developed a material with exotic quantum properties. Electrons move around the perimeter of the surface while both maintaining their energy and quantum properties. This supercurrent could potentially be used to transmit information stored in qubits in future quantum computers.

Because these layers are so thin — on the order of a few nanometers — traditional material characterization tools, like spectroscopy, can’t distinguish between the layers. While the electrons should ideally be moving around the surface of the magnetic material, previous experiments done by other groups showed that perhaps they instead zip around the non-magnetic material.

Result defies theoretical predictions

To understand what happens in the two different layers, the new tool first sends out a femtosecond (or a quadrillionth of a second) infrared pulse. This short pulse causes the layers to vibrate differently, based on their composition. Then, researchers send out a second ultraviolet laser pulse, which can measure the energy and momentum of electrons in the material. Together, the two measurements can record electron motion through time.

“It is essentially a movie in the femtosecond timescale,” Yang said. “And it allows us to tell which electrons are from which layer.”

When they applied the technique to the material (MnBi2Te4)(Bi2Te3), they found that the special electronic state was not in the magnetic layer, which defies theoretical predictions. But because the material would have drastically improved quantum properties if this supercurrent lie within the magnetic layer, Yang and his team motivated the research community at large to go back to the drawing board to re-engineer the material.

Yang says this technique could also be used to better understand other special materials, like topological superconductors and so-called twistronics, layered materials that are angled together in a certain way to produce different electronic behavior.

“When you create new materials for future applications, it’s important that you have a feedback loop between synthesis and characterization,” he said. “That will guide the next iteration of synthesis and will help us fill the technological gap.”

Reference: “Layer-by-layer disentanglement of Bloch states” by Woojoo Lee, Sebastian Fernandez-Mulligan, Hengxin Tan, Chenhui Yan, Yingdong Guan, Seng Huat Lee, Ruobing Mei, Chaoxing Liu, Binghai Yan, Zhiqiang Mao and Shuolong Yang, 23 March 2023, Nature Physics.
DOI: 10.1038/s41567-023-02008-4

The study was funded by the US Department of Energy and the National Science Foundation.

Other authors on the paper include postdoctoral scholar Woojoo Lee, former research intern Sebastian Fernandez-Mulligan, and former postdoc Chenhui Yan; Hengxin Tan and Binghai Yan from the Weizmann Institute of Science; and Yingdong Guan, Seng Huat Lee, Ruobing Mei, Chaoxing Liu, and Zhiqiang Mao from Pennsylvania State University.






Загрузка...


Губернаторы России
Москва

Сергей Собянин: В Москве появятся три новых пешеходных моста к 2027 году


Реклама
The most beautiful beach towns with cheap living

A huge number of people around the world dream of one day breaking out of the daily routine

Спорт в России и мире
Москва

Травмированного на репетиции в цирке Москвы акробата выписали из больницы


Загрузка...

Все новости спорта сегодня


Новости тенниса
Уимблдон

Российская теннисистка Вероника Кудерметова выиграла Уимблдон в парном разряде, а итальянец Янник Синнер – в одиночном


Загрузка...


123ru.net – это самые свежие новости из регионов и со всего мира в прямом эфире 24 часа в сутки 7 дней в неделю на всех языках мира без цензуры и предвзятости редактора. Не новости делают нас, а мы – делаем новости. Наши новости опубликованы живыми людьми в формате онлайн. Вы всегда можете добавить свои новости сиюминутно – здесь и прочитать их тут же и – сейчас в России, в Украине и в мире по темам в режиме 24/7 ежесекундно. А теперь ещё - регионы, Крым, Москва и Россия.


Загрузка...

Загрузка...

Экология в России и мире
Москва

Позднякова: температура в Москве останется выше климатической нормы





Путин в России и мире
Москва

Посол Акира Муто: Япония будет приветствовать возможную встречу Путина и Трампа


Лукашенко в Беларуси и мире
Минск

«Нам в Минске надо учиться». Лукашенко похвалил Беглова за зимнюю уборку Петербурга




123ru.netмеждународная интерактивная информационная сеть (ежеминутные новости с ежедневным интелектуальным архивом). Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. "123 Новости" — абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. Smi24.net — облегчённая версия старейшего обозревателя новостей 123ru.net.

Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам объективный срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть — онлайн (с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии).

123ru.net — живые новости в прямом эфире!

В любую минуту Вы можете добавить свою новость мгновенно — здесь.





Зеленский в Украине и мире
Киев

ВСУ атаковали дронами женщин под Сумами: Били за надпись "Мы русские"


Навальный в России и мире

Реклама
Top 6 nutrition questions men should ask themselves after 40

To maintain health and remain full of energy, men will be helped by this


Здоровье в России и мире


Частные объявления в Вашем городе, в Вашем регионе и в России






Загрузка...

Загрузка...



Наталья Сергунина

Наталья Сергунина: В Москве впервые пройдет международный конкурс композиторов



Москва

Андрей Воробьев рассказал об открытии новых школ в Подмосковье к 1 сентября

Друзья 123ru.net


Информационные партнёры 123ru.net



Спонсоры 123ru.net


Реклама
Recommendations to help you get a great harvest of potatoes

Life hacks to help you get a big potato harvest: Asian farmers share tips