Текст уведомления здесь

В МФТИ нашли первый «объемный» топологический сверхпроводник

До сих пор сверхпроводимость регистрировалась только на поверхностях.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из МФТИ, Университета Твенте и Амстердамского университета (два последних — в Нидерландах) нашли у непроводящего висмута, легированного сурьмой, сверхпроводимость внутри его объема. Это первый топологический материал с такой возможностью (ранее ее находили только в тонком поверхностном слое). Соответствующая статья опубликована в Nature Materials.

Топологически защищенными, или топологическими изоляторами, называют материалы, в которых наблюдается сложная структура энергетических зон. Благодаря этому на их поверхности возникает проводящее состояние, а в объеме, как правило, — диэлектрическое. Причем проводящее состояние на поверхности имеет жесткую зависимость возможного направления движения электрона от его спина (упрощенно — вращения вокруг своей оси).

Топологическая защищенность проявляется в том, что электроны в таких материалах не могут рассеиваться в объеме, так как он является изолятором. Течение электронов оказывается надежно определенным. Чтобы изменить направление их движения, нужно будет изменить спин, а это при отсутствии магнитных примесей в материале или действующих на него магнитных полей само по себе не произойдет.

Такие характеристики топологических материалов делают их крайне перспективными для применения в квантовых вычислениях. Квантовые биты (кубиты) сильно страдают от неустойчивости квантовых состояний. Как только возникает взаимодействие с внешней средой, состояние квантовой частицы получает конечное и небольшое время жизни. Но если квантовое состояние будет защищено от внешней среды топологическим материалом, то нарушить его будет куда сложнее.

Розовая подложка — кристаллик висмут-сурьмы, голубые полоски — ниобиевые контакты, которые становятся сверхпроводником при -264 градусах по ЦельсиюИзображение: пресс-служба МФТИ

Авторы новой работы изучили дираковские полуметаллы — топологические материалы, в которых защищенные состояния могут быть даже в объеме вещества. Полуметаллами они называются, потому что занимают по электрическим свойствам промежуточное положение между металлами и полупроводниками. Благодаря сохранению свойств в объемах, защита для квантовых состояний выходит «толще» — внешнему воздействию не удается преодолеть материал, если на его поверхности небольшой дефект.

В ходе экспериментов на образцах висмута, покрытых сурьмой, удалось показать, что топологическая защищенность действительно присутствует в объеме пленки из материала толщиной в несколько сотен нанометров. Хотя такой слой может показаться очень тонким, для дираковского полуметалла речь идет о существенном объеме.

Подтверждением наличия топологической защищенности материала стало то, что волновая функция тока, протекающего через образец легированного сурьмой висмута в состоянии нулевого сопротивления, изменилась при изменении фазы тока на 2π. Если бы топологической защищенности в материале не было, то волновая функция тока осталась бы неизменной.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы
Глубокое оптическое изображение галактики Mrk 6, полученное с помощью 6-метрового телескопа САО РАН и распределение ионизированного газа в том же масштабе (цвета соответствуют разным скоростям движения газа относительно наблюдателя).Изображение: Алексей Моисеев / пресс-служба РНФ

Таинственные газовые облака устроили карусель вокруг активной галактики

Их источник явно внегалактический, но какой именно, пока остается загадкой.
Добавить в закладки
Комментарии

Астрофизики из Специальной астрофизической обсерватории РАН при помощи крупнейшего российского оптического телескопа изучили распределение и движение газа в галактике Маркарян-6 (Mrk 6). В ней впервые была обнаружена гигантская система из облаков ионизованного газа, протянувшаяся далеко за пределы самой галактики. Соответствующая статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Работа была выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда.

Галактика Маркарян-6, свет от которой шел до Земли 263 миллиона лет, — это одна из первых обнаруженных сейфертовских галактик. Так называют образования, ядро которых активно излучает в ряде диапазонов, а в спектре излучения есть множество ярких широких полос — следов крупных выбросов газа со скоростями до нескольких тысяч километров в секунду. Причиной подобной необычной активности считается быстрое поглощение материи сверхмассивной черной дырой в центре подобных галактик, что и отличает их от обычных, типа нашего Млечного Пути, где центральная сверхмассивная черная дыра «ведет себя спокойнее».

При помощи крупнейшего в Евразии оптического шестиметрового телескопа и установленных на нем приборов SCORPIO и SCORPIO-2 астрономы САО РАН смогли рассмотреть самые внешние области галактики, в несколько раз более тусклые, чем изученные ранее. Большинство звезд галактики, как и предполагалось, сосредоточено в диске, где обычно располагается газопылевая материя. А вот с газом все не так: значительная его часть находится далеко за границами звездного диска Маркарян-6. Вытянутые в нити (филаменты) газовые облака тянутся на 130 тысяч световых лет от центра галактики. [ ... ]

Читать полностью

В Москве пройдет крупнейшая конференция по искусственному интеллекту A!ONE

С 14 по 16 декабря ведущие российские и мировые исследователи встретятся с представителями крупного бизнеса.
Добавить в закладки
Комментарии

В середине декабря в Москве на площадке SAP состоится масштабная международная конференция по искусственному интеллекту A!ONE, организованная компанией Science Guide. На одной площадке встретятся ведущие ученые и независимые специалисты в сфере искусственного интеллекта (ИИ) с представителями крупного бизнеса, акселераторов и венчурных фондов. Главная цель конференции — максимальное сокращение пути от научной идеи до презентации готового коммерческого продукта. [ ... ]

Читать полностью

Балканский анклав ледниковых бабочек лежит на совести фермеров

В разобщении ареала степной чернушки оказался виновен человек, а не ледники.
Добавить в закладки
Комментарии

Чешские зоологи совместно с исследователями из Германии и России оценили генофонды различных популяций бабочки степной чернушки (Proterebia afra). Они пришли к выводу, что балканские популяции этого вида не так давно постоянно взаимодействовали с бабочками из других частей ареала, а их изоляция произошла по вине человека. Научная статья опубликована в Biological Journal of the Linnean Society.

Степи — обширная природная зона Евразии, существовавшая и во время оледенения континента. Участки степей служили и служат рефугиумами — «убежищами» для видов, на большей части территории обитания которых установились неблагоприятные условия. Тем не менее палеогеография и палеоэкология степей исследована не слишком подробно в отношении таких распространенных беспозвоночных, как бабочки. До настоящего момента генофонд различных популяций в полной мере оценили только у степной бабочки бархатницы русской (Melanargia russiae). Авторы нового исследования взяли в качестве примера распространенную по всей Евразии бабочку из того же семейства бархатниц — чернушку степную (Proterebia afra), чей ареал помимо степей захватывает южные горы. Их целью было определить, насколько генетически далеки одни ее популяции от других и есть ли между ними обмен генами.

Сбор бабочек вели на Балканском полуострове (Греция и Хорватия), в России (Крым, Волгоградская и Саратовская области, Республика Дагестан), в Азербайджане, Иране (горные системы Копетдаг и Эльбурс (Alborz)), Турции, Грузии (Кахетия) и Армении. У всех них сравнивали последовательности нуклеотидов митохондриальной ДНК (а именно гена субъединицы 1 цитохромоксидазы С), ядерной ДНК (гена аргининкиназы) и маркеров по всему геному (полиморфизм длины амплифицированных фрагментов). По результатам сравнения авторы построили древа родства различных популяций чернушек и определили, как давно они были изолированы от других (если были) и с какими соседними популяциями наиболее активно обмениваются генами в настоящий момент. [ ... ]

Читать полностью