Para ilmuwan menemukan bahan kuantum topologi antiferromagnetik pertama – Sains Terkini


Para ilmuwan telah menemukan jenis baru bahan kuantum massal dengan sifat intrinsik magnetik dan topologi. Bahan baru ini disebut manganese-bismuth telluride (MnBi2Te4) dan sangat menjanjikan untuk aplikasi dalam spintronik antiferromagnetik dan teknologi kuantum.

Bahan kuantum ada di seluruh dunia dalam fokus kegiatan penelitian dalam beragam disiplin ilmu. Kelas material ini tampaknya semakin kompleks dan kaya akan fenomena fisik seperti magnetisme, superkonduktivitas atau topologi, dan karenanya sangat menjanjikan untuk kemajuan teknologi di bidang pemrosesan informasi, sensor, komputasi, dan banyak lagi. Juga di TU Dresden, penelitian bahan kuantum memainkan peran penting. Dengan berdirinya Cluster of Excellence ct.qmat – Kompleksitas dan Topologi dalam Materi Kuantum bersama dengan Julius-Maximilians-University Würzburg, bidang ini telah mendapatkan dampak yang lebih besar lagi.

Sifat luar biasa dalam bahan kuantum sering membutuhkan kondisi khusus, yang hampir tidak dapat dicapai seperti suhu rendah, medan magnet yang sangat kuat atau tekanan tinggi. Oleh karena itu para ilmuwan mencari bahan yang menunjukkan ikatan eksotis mereka bahkan pada suhu kamar, tanpa medan magnet luar dan di bawah tekanan atmosfer normal. Yang terutama menjanjikan adalah apa yang disebut insulasi topologi magnetik (MTI). Mereka dianggap sebagai sumber partikel kuasi baru dan fenomena kuantum yang belum pernah terjadi sebelumnya, tetapi implementasi eksperimental mereka sangat menantang.

Anna Isaeva adalah anggota asosiasi dari Cluster of Excellence ct.qmat dan Profesor Junior untuk Sintesis dan Pertumbuhan Kristal Bahan Quantum di TU Dresden dan Institut Leibniz untuk Solid State dan Material Research Dresden (IFW). Bersama dengan kelompoknya, ia bekerja di antarmuka kimia, fisika dan kristalografi pada identifikasi bahan kuantum baru.

Dalam kerja sama internasional besar dengan lebih dari 40 ilmuwan dari lebih dari 20 lembaga penelitian, tim Dr. Isaeva secara signifikan terlibat dalam penemuan bahan kuantum baru yang menjanjikan. Bersama dengan Dr. Alexander Zeugner dari Institut Leibniz untuk Solid State dan Material Research Dresden, para ilmuwan di TU Dresden mengembangkan teknik pertumbuhan kristal pertama untuk bahan topologi magnetik intrinsik pertama: manganese-bismuth telluride (MnBi2Te4) dan mengkarakterisasi sifat fisik dari kristal. Kerja sama penelitian ini dapat membuktikan baik secara teori, yang dipimpin oleh Donostia International Physics Center di Spanyol, dan dalam eksperimen spektroskopi, yang dipimpin oleh Universitas Würzburg, bahwa MnBi2Te4 adalah isolator topologis antiferromagnetik pertama (AFMTI) di bawah suhu Néel.

Pentingnya penemuan ini bagi komunitas ilmiah sangat besar: Kristal MTI memiliki kondisi tepi pada permukaannya yang dapat mewujudkan konduktivitas Hall yang terkuantisasi bahkan tanpa medan magnet luar. Selain itu, pembuatan AFMTI memberikan kontribusi penting bagi bidang booming spintronics antiferromagnetik. Daerah penelitian baru bahan van der Waals magnetik juga bisa mendapatkan keuntungan dari feromagnet dua dimensi novel.

Tim Dr. Isaeva telah lebih mengoptimalkan protokol sintesis untuk bahan baru sehingga kristal tunggal MnBi2Te4 dapat diproduksi dengan lebih mudah. Tim peneliti di seluruh dunia telah bergabung dalam studi tentang interaksi magnetisme dan topologi di MnBi2Te4. Temuan terbaru menunjukkan bahwa ada lebih banyak turunan struktural dari MnBi2Te4, yang relevan dalam konteks MTI.

"Kami menyaksikan munculnya keluarga baru isolator topologi magnetik yang mengandalkan magnetisasi intrinsik daripada pada pendekatan doping magnetik. Ada banyak kompetisi di antara tim di seluruh dunia, yang juga memicu membanjirnya publikasi baru tentang masalah ini," "kata Jun.-Prof. Anna Isaeva, merujuk pada tiga artikel selanjutnya dari timnya sendiri.

Referensi:

Materi disediakan oleh Technische Universität Dresden. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.