ملخصات الأبحاث

تماثل فائق السرعة في شبه فلز «ويل»

. E. Sie et al

  • Published online:

تتمتع المواد الكمية الطوبولوجية بخصائص مذهلة، ما ينعكس على تطبيقاتها المهمة في عالم الإلكترونيات معدومة التبدد، والحواسيب الكمية ذات القدرة على تحمل الخلل. وقد يسمح التحكم في الثوابت الطوبولوجية في هذه المواد بتطوير تطبيقات تشغيل طوبولوجي على غرار تشغيل الترانزستورات.

 يوفر إجهاد الشبكة البلورية الوسيلة الأكثر إنسيابية لضبط هذه الثوابت الطوبولوجية، لأنه يعدل - بشكل مباشر - التفاعلات الإلكترونية الأيونية، وربما يغير التماثل البلوري الأساسي الذي تعتمد عليه الخصائص الطوبولوجية، إلا أن الوسائل التقليدية لتطبيق الإجهاد - من خلال عدم تماثل الشبكة ذات البنى المغايرة الترسيبية وإزاحتها - غير قابلة للتطبيق على البروتوكولات المتغيرة بمرور الزمن، التي يُمكن التحكم فيها، والتي يُشترط توافرها في الترانزستورات. لكنْ دمج الإجهاد في جهاز فعّال يتطلب القدرة على التعامل مع ما هو أكثر من مجرد الخصائص القوية المحكمة طوبولوجيًّا للمواد، والتحكم في الطوبولوجيا بسرعات عالية.

في البحث المنشور، يستخدم الباحثون القياسات البلورية عن طريق الحيود الإلكتروني الموصوف في ضوء النظرية النسبية، للتدليل على إمكانية استخدام نبضات ضوئية تبلغ تيراهرتز لتحفيز إجهاد قصّ بين الطبقات بمستويات تردد عند التيراهرتز، مع سعة إجهاد كبيرة في شبه فلز «ويل» Weyl، ثنائي تيلوريد التنجستين (WTe2)، ما ينتج عنه طور شبه مستقر متميز طوبولوجيًّا. وتشير قياسات بصرية غير خطية منفصلة إلى أن هذا الانتقال يقترن بتغير التماثل إلى طور مركزي التماثل، بسيط طوبولوجيًّا.

كما يبرهن الباحثون على أن ذلك الإجهاد القصّي يقدم وسيلة فائقة السرعة، وموفرة للطاقة؛ لتحفيز نقاط «ويل» قوية، ومنفصلة تمامًا؛ أو لمحو جميع نقاط «ويل» عديمة التناظر المرآتي المتقابل.

يكشف هذا البحث آفاق جديدة لتحكم فائق السرعة في الخصائص الطوبولوجية للمواد الصلبة، ولتطوير تشغيل طوبولوجي يعمل بترددات عند التيراهرتز.