เข้าห้องแล็บ

ส่วนหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า สนามแห่งนี้เริ่มต้นขึ้นเนื่องจากฉนวนทอพอโลยีไม่ต้องการการตั้งค่าในห้องปฏิบัติการที่ซับซ้อน ไม่เหมือนกับพื้นที่อื่นๆ ของฟิสิกส์ควอนตัม ซึ่งต้องการอุปกรณ์ระบายความร้อนเฉพาะทาง เลเซอร์ทรงพลัง หรืออุปกรณ์ราคาแพงอื่นๆ การศึกษาฉนวนทอพอโลยีสามารถทำได้ที่อุณหภูมิห้องโดยใช้วัสดุที่พบในห้องปฏิบัติการหลายแห่งทั่วโลก

เหมือนบิสมัทเทลลูไรด์ วัสดุดังกล่าวใช้ในตู้แช่ไวน์

สำหรับคุณสมบัติเทอร์โมอิเล็กทริก ซึ่งหมายความว่าสามารถแปลงความแตกต่างของอุณหภูมิเป็นกระแสไฟฟ้า และในทางกลับกัน เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์จึงได้ศึกษามันในห้องปฏิบัติการแล้ว นอกเหนือจากบิสมัทซีลีไนด์และพลวงบิสมัทแล้วบิสมัทเทลลูไรด์ยังใช้งานได้ง่ายอีกด้วย Robert Cava นักเคมีจาก Princeton กล่าวว่า “นี่คือคริสตัลก้อนใหญ่ที่คุณถืออยู่ในมือได้ และมีสภาพที่แปลกใหม่”

แต่นักวิจัยจำเป็นต้องค้นหาคริสตัลชนิดที่เหมาะสมเพื่อสังเกตพฤติกรรมของฉนวนทอพอโลยี “คริสตัลเก่า ๆ จะไม่ทำ” Cava กล่าว “เราต้องทำให้พวกเขาปราศจากข้อบกพร่องทางเคมีและทางกายภาพเพื่อให้ทำงานได้”

ข้อบกพร่องใดๆ ก็ตามอาจรบกวนการวัดคุณสมบัติของฉนวนเชิงทอพอโลยี ตัวอย่างเช่น โดยการทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปมาภายในคริสตัล ซึ่งควรจะเป็นฉนวน ในทางกลับกัน การตรวจจับอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่บนพื้นผิวทำได้ยากขึ้น

Cava และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Princeton ยังคงทำงานร่วมกับฉนวนทอพอโลยีที่เกี่ยวข้องกับบิสมัท และในเดือนกุมภาพันธ์ปีนี้ได้รายงานความสำเร็จครั้งใหม่กับพวกเขาในจดหมายทบทวนทางกายภาพ ด้วยการเติมบิสมัทเซเลไนด์ด้วยทองแดงเพียงเล็กน้อย 

นักวิจัยก็สามารถสร้างตัวนำยิ่งยวดได้ ซึ่งเป็นครั้งแรกสำหรับฉนวนทอพอโลยี 

การทำให้ฉนวนทอพอโลยีเป็นตัวนำยิ่งยวดอาจมีนัยยะสำคัญต่อสาขาฟิสิกส์ต่างๆ เช่น ความพยายามในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม

นอกเหนือจากสารประกอบบิสมัทแล้ว กลุ่มอื่น ๆ กำลังค้นหาวัสดุต่าง ๆ เพื่อหาสัญญาณของพฤติกรรมฉนวนทอพอโลยี ในเยอรมนี กลุ่มของ Molenkamp ยังคงทำงานกับสารปรอทเทลลูไรด์ ซึ่งมักใช้ในอุปกรณ์ตรวจจับรังสีอินฟราเรดระยะไกล Mercury Telluride เป็นฉนวนเชิงทอพอโลยีตัวแรกที่แสดงให้เห็นในสองมิติ และตอนนี้ ในการทำงานเบื้องต้น Molenkamp คิดว่าเขาเห็นก้อนสามมิติของวัสดุที่มีพฤติกรรมแบบเดียวกันในห้องปฏิบัติการ

เอกสารทางทฤษฎีได้เสนอฉนวนทอพอโลยีประเภทอื่น ๆ อีกมากมาย และในการประชุมล่าสุดของ American Physical Society ในพอร์ตแลนด์ โอเรกอน Molenkamp และนักวิจัยคนอื่น ๆ ได้จัดทำแบบฝึกหัดสำหรับฝูงชนที่ล้นหลามเกี่ยวกับวิธีที่นักวิจัยสามารถเข้าสู่สนามและเริ่มค้นหาฉนวนทอพอโลยี ของพวกเขาเอง.

ในขณะที่นักวิจัยบางคนมองหาฉนวนทอพอโลยีชนิดใหม่ คนอื่น ๆ กำลังเล่นด้วยการหั่นและหั่นเป็นลูกเต๋าที่มีอยู่เพื่อดูว่าสิ่งนั้นเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมทางไฟฟ้าของพวกเขาอย่างไร ตัวอย่างเช่น ที่สแตนฟอร์ด Yi Cui และเพื่อนร่วมงานได้ทำ “nanoribbons” เล็กๆ จากบิสมัทซีลีไนด์ เส้นบาง ๆ ที่ยาวมีอัตราส่วนพื้นผิวต่อมวลที่สูงกว่าก้อนบิสมัทซีลีไนด์ ดังนั้น Cui และเพื่อนร่วมงานของเขาจึงมีสถานะการนำไฟฟ้าที่น่าจับตามองมากกว่าที่เคยเป็นมา

ในการประชุมฟิสิกส์ในพอร์ตแลนด์ นักวิจัยรายงานว่าสามารถสังเกตอิเล็กตรอนที่เคลื่อนไปมารอบๆ นาโนริบบอนได้ ในทำนองเดียวกัน ทีมงานที่นำโดย Qi-Kun Xue แห่งมหาวิทยาลัย Tsinghua ในกรุงปักกิ่ง ได้วางฉนวนทอพอโลยีแผ่นบาง ๆ ทับกันเพื่อดูว่าสิ่งนั้นเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมอย่างไร

ที่ที่สิ่งป่าเกิดขึ้น

ภายในไม่กี่ปีข้างหน้า นักฟิสิกส์คาดหวังว่าจะมีการค้นพบใหม่ๆ มากมาย ไม่เพียงแต่การสร้างอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริง แต่ยังรวมถึงการตรวจสอบฟิสิกส์พื้นฐานและฟิสิกส์ที่แปลกใหม่ด้วย

ตัวอย่างเช่น การวางฉนวนทอพอโลยีไว้ข้างตัวนำยิ่งยวดอาจสร้างสถานะผิดปกติที่ส่วนต่อประสานซึ่งอนุภาคที่มองไม่เห็นสามารถผุดขึ้นมาและถูกสังเกตได้ สิ่งเหล่านี้รวมถึง Majorana fermion ซึ่งเป็นอนุภาคที่สามารถทำหน้าที่เป็นปฏิปักษ์ของมันเองและไม่เคยถูกสังเกตโดยตรง

นักวิจัยกล่าวว่าความใกล้ชิดของฉนวนทอพอโลยีและตัวนำยิ่งยวดจะสร้างกระแสน้ำวนซึ่งเป็นวิธีที่รวดเร็วและสกปรกในการรับ Majorana fermion เพียงตัวเดียว “มันจะเป็นวิธีการของ RadioShack ในการสร้าง Majorana fermions” Moore จาก UC Berkeley กล่าว เหนือสิ่งอื่นใด fermions เหล่านี้อาจใช้เพื่อเก็บข้อมูลในคอมพิวเตอร์ควอนตัม หลีกเลี่ยงความท้าทายบางอย่างที่ข้อเสนออื่น ๆ ที่ชั่วร้ายสำหรับการจัดเก็บข้อมูลควอนตัม

นักวิจัยคนอื่นๆ คิดว่าพวกเขาอาจสามารถใช้ตัวกั้นเชิงทอพอโลยีเพื่อระบุอนุภาคที่เรียกว่า axion ที่ไม่เคยเห็นมาก่อน แอกซอนเป็นหนึ่งในอนุภาคที่น่าจะเป็นสสารมืด ซึ่งเป็นสิ่งที่มองไม่เห็นซึ่งคิดเป็น 85 เปอร์เซ็นต์ของสสารในเอกภพ นักดาราศาสตร์มองไม่เห็นสสารมืด แต่รู้ว่าสสารมืดต้องมีอยู่จริงเนื่องจากผลของแรงโน้มถ่วงที่สสารมืดกระทำต่อสสารอื่น และพวกเขาพยายามค้นหาสัญญาณโดยตรงของการมีอยู่ของมัน

แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง