Science

Tonggak Metode untuk Fisika Kuantum

Fisikawan kuantum di Cluster of Excellence Würzburg-Dresden ct.qmat memiliki de
Fisikawan kuantum di Cluster of Excellence Würzburg-Dresden ct.qmat telah mengembangkan metode uji cepat untuk mengidentifikasi materi 2D topologi secara sistematis dalam waktu singkat. Ia menggunakan sinar-X khusus untuk mendeteksi momen sudut orbital elektron yang berbeda (ditunjukkan dalam warna biru dan merah). Metode ini dikembangkan menggunakan bahan kuantum indenene yang memiliki struktur atom segitiga.

Tes Cepat untuk Material Topologi 2D: Para peneliti dari Cluster of Excellence Würzburg-Dresden ct.qmat telah mengembangkan metode yang dapat mendeteksi material topologi dua dimensi dengan lebih mudah dan cepat.

Material kuantum topologi dipuji sebagai landasan kemajuan teknologi masa depan. Namun, memvalidasi kualitas luar biasa mereka selalu menjadi sebuah proses yang panjang. Namun, para peneliti di Cluster of Excellence ct.qmat kini telah mengembangkan teknik eksperimental yang secara sistematis mengidentifikasi material topologi dua dimensi melalui tes cepat. Terobosan ini dapat membantu mempercepat kemajuan kelas material yang sedang booming ini. Temuan mereka telah ditampilkan sebagai artikel utama di jurnal tersebut Surat Tinjauan Fisik.

Penelitian Mutakhir Sangat Kompleks dan Memakan Waktu

Pada tahun 2007, Profesor Laurens W. Molenkamp, ​​anggota pendiri Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat – Kompleksitas dan Topologi dalam Materi Kuantum, memberikan bukti eksperimental pertama dari isolator topologi, sebuah kelas material baru. Bahan-bahan ini menonjol karena, meskipun bagian dalamnya berperilaku seperti isolator listrik, bahan-bahan ini menghantarkan elektron pada permukaannya tanpa hambatan apa pun. Sejak penemuan inovatif tersebut, minat global terhadap bahan-bahan ini meningkat. Hal ini didorong oleh peran penting mereka dalam potensi revolusi material dan penerapannya yang menjanjikan dalam teknologi kuantum, seperti pengembangan “cold chips” yang kuat, hemat energi, dan tidak menghasilkan limbah panas.

“Saat ini, mendeteksi isolator topologi secara eksperimental memerlukan penelitian yang sangat kompleks. Hal ini memerlukan tim besar dan banyak waktu untuk menyiapkan sampel material. Selain itu, keberhasilan deteksi tidak pernah terjamin,” kata juru bicara ct.qmat di Würzburg, Profesor Ralph Claessen.

Tes Cepat untuk Revolusi Material

Namun kini, tim peneliti ct.qmat di Würzburg telah merancang metode sistematis untuk mengidentifikasi material kuantum topologi dua dimensi dalam waktu singkat menggunakan teknik pengukuran yang jauh lebih sederhana. “Pada dasarnya, selain sampel material yang menjanjikan, yang Anda perlukan hanyalah sinar-X khusus,” jelas Dr. Simon Moser, pimpinan proyek dari JMU Würzburg. “Partikel cahaya yang diperlukan harus berfrekuensi tinggi dan terpolarisasi sirkular, yang berarti mereka memiliki momentum sudut. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan sumber cahaya sinkrotron apa pun. Misalnya, sampel kami diiradiasi di Elettra Sincrotrone di Trieste dan di Diamond Light Source, fasilitas sains sinkrotron nasional Inggris di Kampus Sains dan Inovasi Harwell di Oxfordshire.”

Apa yang terdengar sederhana sebenarnya merupakan terobosan signifikan dalam penelitian material kuantum topologi. “Jika Anda mengamankan slot pada sinkrotron, Anda dapat menentukan dalam waktu sekitar satu minggu apakah suatu bahan merupakan isolator topologi. Dengan metode tradisional, ini memerlukan setidaknya tesis doktoral,” catat Moser.

Memutar Kesuksesan dengan Fotoemisi Dichroic

Inti dari metode pengujian cepat baru ini terletak pada fotoemisi dichroic. Sampel material dipaparkan berkali-kali pada cahaya frekuensi tinggi dengan polarisasi yang bervariasi. Awalnya, hanya elektron yang berputar searah jarum jam, misalnya, yang dilepaskan dari material. Selanjutnya, hanya elektron yang berputar berlawanan arah jarum jam yang dilepaskan.

Mendeteksi arah rotasi elektron yang berbeda menggunakan fotoemisi dichroic dan mengungkap topologinya bukanlah ide baru. Pada tahun 2023, tim ct.qmat lainnya dari Würzburg menggunakan metode ini untuk menganalisis topologi logam kagome untuk pertama kalinya. “Mereka menggunakan fotoemisi melingkar untuk menyelidiki logam kagome. Kami fokus pada metodologi dan mengembangkan semacam resep yang kini selalu berhasil, bukan hanya kebetulan,” kata Moser, menjelaskan pendekatan baru timnya. “Tes cepat kami secara sistematis membuat topologi elektron terlihat.”

Pandangan

Karena para peneliti memiliki rekam jejak lama dalam menyelidiki bahan kuantum dua dimensi indenene, mereka juga menggunakan bahan ini untuk mengembangkan metode uji cepat. Apalagi mereka sudah menerapkan prinsip tersebut pada material lain. Eksperimen baru-baru ini melibatkan penyinaran sampel bismut, dan datanya akan segera dianalisis.

Publikasi

Jonas Erhardt, Cedric Schmitt, Philipp Eck, Matthias Schmitt, Philipp Kessler, Kyungchan Lee, Timur Kim, Cephise Cacho, Iulia Cojocariu, Daniel Baranowski, Vitaliy Feyer, Louis Veyrat, Giorgio Sangiovanni, Ralph Claessen, dan Simon Moser: akses bebas bias terhadap momentum sudut orbital pada material kuantum dua dimensi dalam Physical Review Letters 132, 196401, 6. Mei 2024. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.196401

Source

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button