Neue Forschungsergebnisse enthüllen das ungewöhnliche Phononenspektrum von Graphen mit bemerkenswerter Vollständigkeit.
Bei der Kristallisation werden Atome in breite Energiebänder aufgeteilt. Die elektrischen Eigenschaften des Kristalls werden durch diese Niveauverteilung bestimmt, sie ist jedoch nicht die einzige. Auch die Anordnung der Atome im Raum ist wichtig, und in einigen seltenen Fällen kann ein Kristall bestimmte Symmetrien aufweisen, die den Bändern „topologische“ Eigenschaften verleihen.
Phononen Seine Bewegung innerhalb eines Kristalls wird durch seine Bandstruktur gesteuert, die auch topologische Eigenschaften wie die von Elektronen haben kann. Um nachzuweisen, dass Graphen, von dem bereits gezeigt wurde, dass es topologische Elektronen besitzt, auch topologische Phononen besitzt, verwendeten Jiade Li vom China Institute of Physics und Kollegen eine spezielle Art der Elektronenspektroskopie.
Topologische Materialien verfügen über eine Reihe bemerkenswerter Eigenschaften, darunter die Fähigkeit, Majorana-Quasiteilchen und nichtdispersive Oberflächenströme aufzunehmen, ohne durch Defekte oder andere lokale Störungen beeinträchtigt zu werden. Dies liegt daran, dass sie eher aus der globalen Topologie der Bandstruktur als aus ihrer lokalen Topographie resultieren. Um die vollständige Phononenbandstruktur von Graphen abzubilden, verwendeten Li und Kollegen eine Methode, die den Energieverlust von Elektronen als Indikator für den Impuls analysiert, wenn sie von einer Oberfläche abprallen. Ein resonantes Phonon führt dazu, dass Elektronen mehr Energie verlieren.
Dirac-Punkte und Knotenringe, zwei Arten topologischer Merkmale, die entstehen, wenn sich Phononenbänder kreuzen, sind in der detaillierten Karte des Teams zu finden. Die Existenz topologischer Phononen wird nicht immer durch das Zusammentreffen von Schnittpunkten und topologischen Eigenschaften impliziert. Aber Li und seine Kollegen sind zuversichtlich, sie gesehen zu haben, da ihre Karte der aus der Theorie gewonnenen sehr ähnlich ist. Um Phononendioden und andere „phononische“ Geräte zu schaffen, besteht das nächste Ziel der Forscher darin, topologische phononische Randzustände zu finden.
Quelle: physical.aps.org/articles/v16/s126
📩 15/09/2023 09:19