Forscher des Oak Ridge National Laboratory sagten, dass Durchbrüche bei topologischen Isolatormaterialien, die im Inneren isolierende Eigenschaften, aber an der Oberfläche leitfähige Eigenschaften haben, das Potenzial haben, die Bereiche der fortschrittlichen Elektronik und des Quantencomputings zu verändern. Diese Erkenntnisse könnten die Elektronik und das Quantencomputing revolutionieren.
Das Bild oben zeigt eine neue Möglichkeit, Quantenzustände in Materialien zu steuern. Das elektrische Feld induziert eine Polarisationsumschaltung im ferroelektrischen Substrat, was zu unterschiedlichen magnetischen und topologischen Zuständen führt. Bildnachweis: Mina Yoon, Fernando Reboredo, Jacquelyn DeMink/ORNL, US-Energieministerium
Topologische Materialien wurden in den 1980er Jahren entdeckt und stellen eine neue Materialstufe dar. Ihre Entdecker gewannen 2016 den Nobelpreis. ORNL-Forscher konnten mithilfe eines elektrischen Feldes gewöhnliche Isolatoren in magnetische topologische Isolatoren umwandeln. Dieses exotische Material ermöglicht den Fluss von elektrischem Strom über seine Oberfläche und Kanten ohne Energieverlust. Elektrische Felder bewirken Zustandsänderungen der Materie.
Mina Yoon vom ORNL, die die Forschung leitete, sagte: „Diese Forschung kann zu vielen praktischen Anwendungen führen, wie etwa Elektronik der nächsten Generation, Spintronik und Quantencomputer.“
Diese Substanzen können zu Hochgeschwindigkeitselektronik mit geringem Stromverbrauch führen, die weniger Energie verbraucht und schneller läuft als aktuelle Elektronik auf Siliziumbasis.
ORNL-Wissenschaftler veröffentlichten ihre Forschungsergebnisse in 2D Materials.