Впервые найден природный топологический изолятор

Источник: phys.org

Синтетические топологические изоляторы (ТИ) были созданы десять лет назад, и были названы одними из самых перспективных материалов. В отличие от обычных диэлектриков, ТИ обладают уникальным свойством – они хорошо проводят электричество на поверхности, но не проводят его внутри своего объема. Такое сочетание проводящих и изоляционных свойств позволяет легко манипулировать спинами электронов. ТИ прокладывают путь для создания и развития квантовых компьютеров, которые будут намного быстрее нынешних суперкомпьютеров. Долгое время считалось, что топологические изоляторы могут быть только рукотворными, и что в природе такие материалы отсутствуют. Но команда ученых из Института Макса Планка и Университета Штутгарта (Германия) обнаружила минерал кавазулит, обладающий свойствами ТИ.

Вещество с примерным составом Bi₂(Te, Se)₂(Se, S) было найдено в заброшенных золотых приисках на территории Чехии. Как отмечает руководитель группы Паскаль Геринг, в свое время квазикристаллы тоже считались не существующими в природе, но затем были найдены в обломках метеоритов. Исследователи описали характеристики кавазулита и при помощи механического пилинга изготовили из него нанохлопья, толщиной всего несколько нанометров. Они демонстрируют низкий уровень легирования внутри объема, и значительную подвижность носителей заряда на поверхности (более 1000 см²/(V×s) при низкой температуре). Результаты этого исследования помогут в будущем найти и другие минералы с подобными или даже лучшими электронными характеристиками.