感谢诺贝尔委员会物理拓扑材料现在头条新闻。这深奥的研究领域在世界范围内成为报纸头条,不过和科学家正在努力让这些东西让我们其余的人。
但在国家MagLab,爱游戏提现客服旧新闻:研究人员一直在研究这些材料,使激动人心的发现和发布他们的发现了十多年。
切赫Stepanov(左)和加威杨从加州大学河滨分校的研究在MagLab拓扑关系。
事实上,轨迹磁铁是最重要的工具,科学家们寻找拓扑物质和探索令人兴奋和有前途的行为发生。由于世界纪录磁铁和专业知识在实验凝聚态物理(直立行走研究固体和液体),全国MagLab是这项研究的最前沿。爱游戏提现客服
“高磁场拓扑材料如何工作是不可或缺的,”物理学家蒂姆•墨菲说MagLab主任直流场设备,约20%的实验致力于越来越热门的话题。
诺贝尔奖的新闻
如果你错过了本周早些时候,诺贝尔物理学奖授予大卫•Thouless邓肯霍尔丹和迈克尔Kosterlitz”拓扑的理论发现物质的相变和拓扑阶段。”The announcement left a lot of people scratching their heads over "topological," but we'll get to that in a minute.
在此后的几十年里,三个理论家发表了他们的革命工作,国家MagLab实验和其他地方一直忙着近年来,不会超过。爱游戏提现客服他们发现更多的材料,属于这一类的物质,发现不同形状,观察它的奇怪的行为在极端条件下(如冷高压),和建立一个基础的知识铺平了道路发明像量子计算机能够深刻地改变我们的世界。
MagLab首席科学家劳拉·格林说,研究拓扑材料可能是“变革”。
“相关的应用程序从这些新家庭电子材料可能是革命性的,”首席科学家MagLab劳拉·格林说。
在诺贝尔周二宣布,霍尔丹表示惊讶在证明实验物理学家已经走了多远,然后扩大他预测的现象后,阿伯丁大学科斯特利兹在1970年代和1980年代Thouless和。
“那是很久以前的事了,但那只是现在很多巨大的新发现是基于这样的原创作品,并延长它在许多方面,现在发生,”霍尔丹说,普林斯顿大学的一位物理学家。“事实证明,很多人看着多年的材料做了实际上这些拓扑属性,但刚刚因为人们从未见过没找他们。”
威尼斯平底渔船什么?
在凝聚态物理,“拓扑”是出现在排列扭曲的舌头和大脑:拓扑,拓扑绝缘体,拓扑相变,拓扑保护状态,拓扑纠缠熵,拓扑节点线费米子,拓扑贝瑞阶段,拓扑变形和拓扑二维金属表面状态,等等。
看一下研究的MagLab凸显了这种繁荣的范围。2015年,35岁的实验室的相关研究报告拓扑材料,从五年前增长了75%。
所有的这些都引出了一个问题:到底是拓扑?
简而言之,这是一个数学抽象,巧妙地应用到物理时,领导理论预测存在的极不寻常的状态(不像我们看到的“正常”的周围世界)在某些材料在特定条件下。
不容易理解的概念。但好消息是,你不需要一个博士学位数学升值的影响理论家的工作:特殊材料(拓扑材料)存在;他们可以表现出不寻常的行为(拓扑)以外的日常规范;这些州能够教我们新事物的物理基础我们的世界;,他们有一天可能会对下一代电子产品和其他有用的应用程序。
在一天结束的时候,研究拓扑材料,如凝聚态物理,都是关于电子的行为方式,可以用来做东西是如何工作的。
“我们生活的世界,”物理学家墨菲说,“是由电子材料,它在和它如何与其它电子。”
一些电子行为是传统(电力驱动你的电脑)和一些像拓扑,异国情调。
拓扑状态的力量
科学家们发现不同类型的拓扑状态。一个是量子霍尔效应(另一个诺贝尔奖获得者提前),一些二维材料的电子导电离散步骤改变他们的能力,而不是慢慢地,随着磁场的增加。
拓扑材料的一个引人注目的特点是它们存在于一种“锁”或“保护”状态。这让他们的行为一致,可以预见的是,即使在压力。这很大程度上是鲁棒性使得他们承诺作为实际应用的材料。
MagLab物理学家瑞恩·鲍姆巴赫,严厉让我想起一个分裂的高速公路上的汽车。
“如果你在右边的车道,你肯定会在一个方向上,如果你是在左边,你肯定在另一个方向:阶段都是锁着的,”皇后说,谁的研究小组研究拓扑物质的状态。“这是魔法的一部分发生在拓扑状态。你可以加入一些凹坑,但他们仍然会继续以同样的方式。”
实验开始工作
本周理论家认可后在斯德哥尔摩了拓扑的神秘行为,实验得到了开裂。他们把不同的材料在磁铁和其他工具(称为angle-resolved光电发射光谱的技术也被有用的科学家),看看他们能够观察到其中的一些预测。
物理学家瑞恩·鲍姆巴赫说拓扑材料研究仍处于起步阶段。
“高磁场感兴趣的可以提供直接的证据材料是否事实上展品拓扑的影响,基于特定的磁场的电导振荡,”格雷格Boebinger MagLab主任解释道。“此外,高磁场经常开车在拓扑系统的不同状态之间的转换通过改变磁场强度比电子的数量,看到突然跳跃导电率在特定的磁场值。”
十几年前,科学家们开始寻找一些二维材料感兴趣的今年的获奖者,2004年开始与石墨烯的隔离。层碳单原子厚度的物质,它揭示了惊人的性能(强度、电导率、灵活性,薄和透明度)承诺大量的实际应用,引发了大量的实验和导致了诺贝尔奖。2007年,MagLab研究证明石墨烯显示拓扑行为甚至在室温下。
另一个令人兴奋的发展二维材料发生在MagLab在2013年实验在实验室里的世界纪录45岁的特斯拉混合磁铁(45 T)。当科学家们看到一个长久以来能源模式称为霍夫施塔特蝴蝶在六角氮化硼石墨烯中,他们观察一个拓扑现象。他们的发现发表在知名杂志上自然。
科学家还发现材料不明确预见诺贝尔三叫拓扑绝缘体:虽然内部剩余的绝缘体,但导电表面上。在2012年MagLab实验,对拓扑绝缘体CaMnBi科学家取得了重大发现2,然后几年后BiSbTeSe发现2。最近,科学家在MagLab工作45 T和其他地方一直在研究钐hexaboride (SmB)6),不同阶级的拓扑绝缘体,总有一天会被用于量子计算机。今年早些时候,麻省理工学院的研究人员在MagLab拓扑绝缘体由钆,铂和铋发现拓扑属性结合内在磁性——发现可以铺一条通向spin-based电子产品。
所以科学家制造更多拓扑化合物和暴露他们的环境揭示更多奇异的行为,强迫他们硬币拓扑绕口令来形容他们…接下来是什么?
正如奖得主霍尔丹几乎没有察觉他的理论的长期变革的影响,我们只能猜测,最近发现拓扑状态将导致。
“我真的觉得我们发现到目前为止的灯塔,”物理学家皇后说,“事情告诉我们这是正确的道路走,但他们不是的的事情。这是标记的道路,但它不是结束的路径。
“这只是处于起步阶段,“皇后”。“有很多增长潜力的新材料和电子行为的新方法。”
由克里斯汀科因
铅由卡罗琳McNiel插图。格林图片由戴夫·巴菲尔德。其他由史蒂芬Bilenky照片。
