Квантовые материалы во всем мире находятся в центре внимания исследовательской деятельности в различных научных дисциплинах. Этот класс материалов, кажется, становится все более сложным и богатым физическими явлениями, такими как магнетизм, сверхпроводимость или топология, и поэтому является чрезвычайно многообещающим для технологических достижений в области обработки информации, датчиков, вычислений и многого другого.
Также в Техническом университете Дрездена исследование квантовых материалов играет важную роль. С созданием Cluster of Excellence ct.qmat – Сложность и топология квантовых материалов вместе с Университетом Юлиуса-Максимилиана в Вюрцбурге, эта область приобрела еще большее влияние.
Необычные свойства квантовых материалов часто требуют особых, труднодостижимых условий, таких как низкие температуры, чрезвычайно сильные магнитные поля или высокое давление. Поэтому ученые ищут материалы, которые проявляют свои экзотические свойства даже при комнатной температуре, без внешних магнитных полей и при нормальном атмосферном давлении. Особенно перспективны так называемые магнитные топологические изоляторы (МТИ).
Они считаются источником новых квазичастиц и беспрецедентных квантовых явлений, но их экспериментальная реализация очень сложна.
Доктор.
Анна Исаева – ассоциированный член Cluster of Excellence ct.qmat и младший профессор синтеза и выращивания кристаллов квантовых материалов в Техническом университете Дрездена и Институте исследования твердого тела и материалов им. Лейбница в Дрездене (IFW). Вместе со своей группой она работает на стыке химии, физики и кристаллографии над идентификацией новых квантовых материалов.
Благодаря большому международному сотрудничеству более 40 ученых из более чем 20 исследовательских институтов, д-р. Команда Исаевой принимает активное участие в открытии нового многообещающего квантового материала. Вместе с доктором. Александр Зейгнер из Института исследования твердого тела и материалов им.
Лейбница в Дрездене, ученые из Дрезденского технического университета разработали первую технологию выращивания кристаллов для первого собственно магнитного топологического материала: теллурида марганца-висмута (MnBi2Te4) и охарактеризовали физические свойства кристаллов. Сотрудничество в области исследований позволило доказать как теоретически под руководством Международного физического центра Доностиа в Испании, так и в спектроскопических экспериментах, возглавляемых Вюрцбургским университетом, что MnBi2Te4 является первым антиферромагнитным топологическим изолятором (AFMTI) при температуре ниже его температуры Нееля.
Значение этого открытия для научного сообщества огромно: кристалл MTI имеет краевое состояние на своей поверхности, которое может реализовывать квантованную холловскую проводимость даже без внешнего магнитного поля.
Кроме того, создание AFMTI вносит важный вклад в бурно развивающуюся область антиферромагнитной спинтроники. Новая область исследований магнитных ван-дер-ваальсовых материалов также может извлечь выгоду из новых двумерных ферромагнетиков.
Доктор. Команда Исаевой уже дополнительно оптимизировала протокол синтеза нового материала, чтобы упростить производство монокристаллов MnBi2Te4. Группы исследователей со всего мира присоединились к изучению взаимодействия магнетизма и топологии в MnBi2Te4.
Недавние результаты показывают, что существует еще больше структурных производных MnBi2Te4, которые актуальны в контексте MTI.
«Мы являемся свидетелями появления нового семейства магнитных топологических изоляторов, которые основаны на собственной намагниченности, а не на подходе магнитного легирования. Между командами по всему миру идет большая конкуренция, что также вызвало поток новых публикаций по этой теме », – говорит Джун.-Проф.
Доктор. Анна Исаева, ссылаясь на три последующие статьи собственного коллектива.