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这项研究由斯坦福材料与能源科学研究所的James Analytis和Ian Fisher领导，在国家高磁场实验室脉冲场设施进行，最近发表在《美国科学》杂志上爱游戏体育是什么爱游戏提现客服自然物理．研究结果为研究电流如何在这些奇异材料中流动提供了一个新的窗口，这些材料在外部几乎没有电阻地传导电流，同时在内部起到绝缘体的作用。至少在理论上是这样。
费舍尔说:“这是该领域的人们两年来一直在努力解决的难题。”“拓扑部分已经有了，但绝缘体部分还没有。”测试材料中的化学缺陷意味着拓扑绝缘体的内部或体积部分更像金属而不是绝缘体。
换句话说，当研究人员一直试图通过观察电子传导电流的方式(称为电子传输)来破译表面电子的行为时，内部的电子也一直在传导电流。要把这两种电流区分开是有困难的。
但是，根据Fisher的说法，这些奇异的新材料的有用应用的前景——更不用说可能发现的基础新物理学——取决于测量和控制表面电流的能力。为了做到这一点，Analytis、Fisher和他们的团队首先必须减少流经材料主体的电流，直到可以检测到表面电流，然后探测导致表面电流的电子的物理性质。
Analytis通过将硒化铋(一种已知的拓扑绝缘体)中的部分铋替换为锑来解决第一个问题，锑是一种较轻的亲戚，其价电子数相同，或化学反应壳层。这为减少样品内部带电荷电子的数量提供了一种方法。
但即使去掉了数千亿个电子，“我们仍然没有绝缘体，”分析公司说。就在这时，他求助于罗斯·麦克唐纳和位于洛斯阿拉莫斯的磁实验室脉冲场设备的脉冲磁体。
在均匀磁场中的电子沿圆形轨道运行。随着电子受到越来越强的磁场，它们在越来越紧密的轨道上运动，这些轨道被量子化，或分离成离散的能级，称为朗道能级。使用足够高的磁场将大块电子困在最低的朗道能级，使Analytis能够区分大块电子和表面电子，或者，如Fisher所说，“使大块电子处于控制之下”。
在麦当劳的帮助下，Analytis使用了洛斯阿拉莫斯的多发磁铁之一，之所以这么叫，是因为它们在持续千分之一秒的脉冲中传递全磁场强度。Analytis发现，4特斯拉(约为冰箱磁铁强度的2万倍)的中等电场足以迫使大量传导电子进入最低朗道水平。然后他把磁场推到65 T，看看拓扑绝缘体上的表面电子会做什么。
他从表面电子的朗道能级中看到了清晰的信号。而且，在最高的磁场下，表面电子被推得最紧密，Analytis检测到电子相互作用的迹象，而不是表现得像独立的粒子。
“这很漂亮，”费舍尔说。“这是明确的证据，表明我们可以探测这些材料表面的电子传输。”然而，在创造一个真正绝缘的拓扑绝缘体的许多困难仍然存在。
他说:“感觉我们打开了一扇门，通往(实验人员)想去的地方，但还有很多工作要做。”
与此同时，Analytis正在继续他的最新实验——用惊人的85 T的磁场撞击锑掺杂的硒化铋——这是世界上任何地方的多射磁体中可用的最高磁场。
洛莉·安·怀特的故事，SLAC国家加速器实验室爱游戏提现客服，经允许改编和使用。