康奈尔大学让材料在两种“狂野”的物理状态中切换

2022-01-14 14:07:16

来源：前瞻网

近日，康奈尔大学的研究人员表示，只需稍微转动一下电压旋钮，就可以证明单一材料系统可以在凝聚态物理学中最“狂野”的两种状态之间切换：量子反常霍尔绝缘体和二维拓扑绝缘体。

研究人员解释说，他们首次证明了十多年前提出的令人费解的物理模型。这是因为，此前的科学研究一直没有找到合适的材料。该项新突破，或将会进一步改进量子设备。

在新研究中，科学家将二碲化钼 (MoTe 2 ) 与二硒化钨 (WSe 2 )配对，然后将它们以 180 度角扭转，形成一种称为 AB 堆栈的配置。施加电压后，他们观察到了所谓的量子反常霍尔效应。这源于一种被称为霍尔效应的现象，在 19 世纪后期首次被物理学家霍尔观察到。

它指的是一个通有电流的导体，若对它施加一个垂直于电流方向的磁场，由于洛伦兹力的作用，电子运动的轨迹将产生偏转，而在垂直于电流和磁场方向的导体两端产生电压。这个电磁输运现象称为“霍尔效应”。后来霍尔又发现：不加外磁场亦可观察到霍尔效应。

研究人员还发现，通过简单地调整电压，他们可将量子反常霍尔绝缘体变成二维拓扑绝缘体。二维拓扑绝缘体市场量子反常霍尔绝缘体的“表亲”，只是它存在重复。在一个“副本”中，电子高速公路围绕边缘顺时针流动，而在另一个“副本”中，它逆时针流动。

值得注意的是，这两种物质状态以前从未在同一个系统中得到证明。研究人员表示，正在研究这种材料的全部潜力。

该研究论文题为“Continuous Mott transition in semiconductor moiré superlattices”，已发表在《自然》期刊上。