La topología es un aspecto global de los materiales, que conduce a nuevas propiedades fundamentales para compuestos con grandes efectos relativistas. La incorporación de elementos pesados da lugar a fases topológicas no triviales de la materia, como aislantes topológicos, semimetales Dirac y Weyl. Los semimetalesse caracterizan por tocar bandas con dispersión lineal, similar a las partículas relativistas sin masa en la física de alta energía. La interacción de simetría, efectos relativistas y, en materiales magnéticos, la estructura magnética, permite la realización de una amplia variedad de fases topológicas a través deDiseño de curvatura de Berry. La curvatura de Berry describe el entrelazamiento de las bandas de valencia y conducción en una estructura de banda de energía. Los puntos de Weyl y otras bandas electrónicas topológicas pueden ser manipulados por varias perturbaciones externas campo magnético, presión ..., lo que resulta en exóticospropiedades locales como la anomalía quiral o gravitacional, y grandes efectos Hall topológicos, conc.epts que se desarrollaron en otros campos de la física, como la física de alta energía y la astrofísica.
los semimetales de Weyl requieren una simetría de cristal de inversión rota o simetría de inversión de tiempo por orden magnético o un campo magnético aplicado. Hasta el momento, no se realizaron semimetales de Weyl magnéticos intrínsecos con nodos de Weyl cercanos a la energía de Fermi.del Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos en Dresden, en colaboración con la Technische Universita? t Dresden, científicos de Beijing, Princeton, Oxford y otros encontraron evidencia de la física de Weyl en el magnético Shandites Co 3 Sn 2 S 2 . La familia de cristales de Shandita contiene metales de transición en una red Kagome casi bidimensional que puede dar lugar al magnetismo. Uno de los más interesantes es el Co 3 Sn 2 S 2 que tiene la temperatura de orden magnético más alta dentro de esta familia y en la que los momentos magnéticos en los átomos de Co están alineados en una dirección perpendicular al plano de Kagome.
La observación del efecto Hall anómalo cuántico a temperatura ambiente permitiría nuevas tecnologías informáticas, incluida la computación cuántica. Para aprovechar esta posibilidad, nuestra estrategia es i buscar materiales magnéticos cuasi bidimensionales con estructuras de banda topológica y ii para sintetizar estos materiales como monocapas o películas muy delgadas. Sin embargo, hasta ahora no se conocen materiales magnéticos, lo que podría conducir a un efecto Hall anómalo cuántico a mayor temperatura. Con el fin de obtener ángulos Hall grandes, es decir, la relación de Hall a la eléctricaconductividades, deben cumplirse dos condiciones: en primer lugar, una gran conductividad de Hall y, en segundo lugar, un pequeño número de portadores. Estas condiciones se cumplen en los semi-metales de Weyl, donde los nodos de Weyl tienen una energía cercana a la energía de Fermi.
Hemos encontrado que Co 3 Sn 2 S 2 muestra un efecto Hall anómalo gigante y un ángulo hall gigante a temperaturas de hasta 150 K que sugieren un semimetal de Weyl. Los cálculos posteriores de la estructura de la banda muestran la presencia de nodos de Weyl cerca de la energía de Fermi. Además, las mediciones de magnetotransporte dan evidencia deuna anomalía quiral que es una firma clara de un semimetal de Weyl. Nuestro trabajo proporciona un camino claro para la observación de un efecto hall anómalo cuántico a temperatura ambiente mediante la exploración de familias de semimetales de Weyl magnéticos.
Este estudio, por primera vez, se da cuenta de los efectos Hall anómalos gigantes mediante el uso de un semimetal Weyl magnético, que establece el candidato semimetal Weyl magnético Co 3 Sn 2 S 2 como una clase clave de materiales para investigación fundamental y aplicaciones que conectan la física topológica y la espintrónica. Con un ferromagnetismo fuera del plano de largo alcance en el modelo de celosía de Kagomé para la plataforma de estados topológicos cuánticos, esperamos que estoEl material es un excelente candidato para la observación del estado Hall anómalo cuántico en el límite bidimensional.
La investigación en el Instituto Max Planck de Física Química de los Sólidos MPI CPfS en Dresden tiene como objetivo descubrir y comprender nuevos materiales con propiedades inusuales.
En estrecha cooperación, los químicos y los físicos incluidos los químicos que trabajan en síntesis, los experimentadores y los teóricos utilizan las herramientas y métodos más modernos para examinar cómo la composición química y la disposición de los átomos, así como las fuerzas externas, afectan la fuerza magnética, electrónica ypropiedades químicas de los compuestos.
Nuevos materiales cuánticos, fenómenos físicos y materiales para la conversión de energía son el resultado de esta colaboración interdisciplinaria.
El MPI CPfS es parte de la Sociedad Max Planck y fue fundado en 1995 en Dresde. Consta de alrededor de 280 empleados, de los cuales 180 son científicos, incluidos 70 estudiantes de doctorado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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