新型绝缘环表面展现出令人惊叹的性能

材料牛注：来自米纳斯吉拉斯州维索萨和巴西的联邦大学的研究者们发现了绝缘环表面令人惊叹的性能，表明其在电子器件方面有潜在的应用，并将进一步研究如何更好的控制其机制。

拓扑绝缘体表现为内部绝缘而表面有很好的导电性。这些特点归功于分别在2007年和2009年在2D和3D材料中发现的新的量子态。科学家们研究环状或环形圆纹曲面、拓扑绝缘体，发现了先前在球形绝缘体中证实的特征。来自米纳斯吉拉斯州维索萨和巴西的联邦大学的Jakson Fonseca，与同事们一起在一篇文章中描述了他们的发现，该文章发表在EPJ B上。这些研究结果表明其在电子器件方面有潜在的应用。确实，这项发现意味着曲面引起内部场，称为计量场，携带电荷的电子位于表面。与此相反，在石墨烯中，类似的场由机械张力或碳原子排列于单原子厚度蜂窝状晶格中的缺陷引起的。作者们调查了在环状表面带一个电荷的颗粒是否具有该特征，被称为相对论质量线性谱。在2012年，一个日本的团队通过在一个球体上的研究，对此做了部分回应。为了明白绝缘体表面上发生了什么，他们使用了一个基于微分几何学的数学方法。

在这项工作中，作者们表明在环状材料中相对论谱仍与球状材料中的相同。具体来说，作者们表明了在环状拓扑绝缘体表面有一个零能量状态。他们也发现了曲率效应引起了电荷载体和变化的高斯曲率间的耦合，类似于同计量场的耦合。这种耦合负责电子自旋的两种不同类型量子力学行为（称为Berry相位）和在圆环中心引起的一系列磁单极。

接下来的工作是进一步研究如何更好的控制这些在拓扑绝缘体中引起表面载体的计量场的机制。

原文参考地址：http://esciencenews.com/articles/2016/06/29/surprising.qualities.insulator.ring.surfaces

本文由材料人编辑部顾玥提供素材，朱星烨编译。

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