חוקרים הרחיבו את אפקט הול הקוונטי לתלת מימד בגלים אקוסטיים, תוך שימוש בשדה פסאודומגנטי כדי לצפות במצבי קצה חד-ממדיים חדשים בגביש וייל מודפס בתלת-ממד. קרדיט: twoday.co.il.com
מחקר חדש הדגים את אפקט הול הקוונטי התלת מימדי בגלים אקוסטיים באמצעות גביש אקוסטי של Weyl, מסמן את התצפית הראשונה במצבי קצה חד מימדיים ופותחים אפיקים לפיתוח מתקדם של מכשירים אקוסטיים.
אפקט הול הקוונטי (QHE) עומד כתגלית ציון דרך בפיזיקה של החומר המעובה, וסוללת את הדרך לחקר הפיזיקה הטופולוגית. קידום QHE לתלת מימד מהווה אתגר מרגש אך אדיר. הסיבוך נובע מהעובדה שבתלת מימד, רמות לנדאו מתפתחות לרצועות לאורך כיוון השדה המגנטי, מה שחוסם את היווצרותם של פערים בתפזורת.
לאחרונה, הוצעה סכמה אפשרית בחצי מתכת Weyl, שמצבי קשת ה-Fermi שלהן על משטחים מנוגדים מחוברים דרך נקודות ה-Weyl הגדולות ליצירת לולאת פרמי שלמה, ותחת השדה המגנטי, מצבי קצה חד-ממדיים נגרמות על הגבול של המשטח ההפוך. עם זאת, מצבי הקצה הייחודיים טרם נצפו בניסוי.
במאמר חדש שפורסם ב עלון המדע, חוקרים מאוניברסיטת Shanxi ואוניברסיטת ווהאן בסין, הציעו באופן תיאורטי והדגימו בניסוי את ה-QHE התלת מימדי עבור גלים אקוסטיים בגביש אקוסטי של Weyl. בפרט, מצבי הקצה החד-ממדיים המעניינים על המשטחים הנגדיים נצפו ישירות.
(א) סכמטיקה של סריג משושה הערימה AA. (ב) אזור ברילואין ראשון והתפלגות נקודות הווייל. החצים מציגים את השינויים בכיוון שלהם על ידי שינוי האנרגיות באתר של A ו-B. (ג) תצורה לא הומוגנית עם אנרגיית שיפוע באתר. (ד) קווי מתאר אקווי-אנרגיה של מצבי פני השטח באנרגיה של נקודות וייל עם אנרגיות שונות באתר. (ה) פיזור מוקרן של מבנה בצורת מקבילית לאורך כיוון kz. (ו) התפלגות פונקציית גל של מצבי הקצה. קרדיט: Science China Press
יישום שדה פסאודומגנטי
מכיוון שלשדה המגנטי אין השפעה על גלים אקוסטיים, נבנה שדה פסאודומגנטי, שהשפעתו על גלים אקוסטיים דומה לזו של שדות מגנטיים על אלקטרונים. אסטרטגיה נפוצה לבניית PMFs גל אקוסטיים היא הצגת שיפוע מבני. במאמר זה, מבנה השיפוע הוצג על ידי שינוי החללים האקוסטיים המתאימים לאנרגיה באתר. בתהליך זה, קשתות ה-Fermi חיברו את נקודות ה-Weyl והוזזו בו-זמנית באותו כיוון, ובכך גם מצבי התפזורת והשטח הרגישו את אותו שדה פסאודומגנטי. עם השדה הפסאודומגנטי, מצבי פני השטח יצרו רמות לנדאו, ומצבי הקצה החד-ממדיים נוצרו והתמקמו ליד הצירים האלכסוניים.
בניסוי יוצרה דגימת גביש אקוסטית באמצעות טכנולוגיית הדפסה תלת מימדית, ומצבי הקצה החד-ממדיים נצפו ישירות על ידי מדידת שדה הלחץ האקוסטי בדגימה.
"מחקר זה עשוי לפתוח נימוסים חדשים למניפולציה של גלים אקוסטיים, המשמשים כבסיס להתקנים אקוסטיים בעלי פונקציות לא שגרתיות. הוא מספק פלטפורמה אידיאלית וניתנת לשינוי לחקור את הפיזיקה של הול, ויכול להתרחב למבנים מלאכותיים אחרים, כמו מערכות האטום האופטיות והקרות." תחזית החוקרים.
המחקר מומן על ידי תוכנית המפתח הלאומית למחקר ופיתוח של סין (משרד המדע והטכנולוגיה).
