.Visualizing the boundary modes of the charge density wave in a topological material

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위상 물질에서 전하 밀도파의 경계 모드 시각화

저자: Ingrid Fadelli, Phys.org Ta 2 Se 8 I 의 전하 밀도파의 경계 모드에 대한 개략적 묘사. 출처: 디자인: Christina Pouss, Max Planck Institute, 아이디어: Md Shafayat Hossain 및 Maksim Litskevich. JULY 10, 2024

전하 밀도파는 일부 물질에서 발생하는 양자 현상으로, 전도 전자의 정적 변조와 격자의 주기적 왜곡을 포함합니다. 이러한 파동은 고온 초전도체와 양자 홀 시스템을 포함한 수많은 응집 물질 물질에서 관찰되었습니다. 많은 연구에서 이러한 상태를 조사했지만, 지금까지 전하 밀도파 에서 나타나는 경계 상태에 대한 실험적 관찰은 여전히 부족합니다. Nature Physics 에 발표된 최근 논문에서 프린스턴 대학과 전 세계의 다른 연구소의 연구자들은 위상 물질 Ta 2 Se 8 I 에서 전하 밀도파의 벌크 모드와 경계 모드를 시각화했습니다.

"저희 연구 그룹은 다양한 최첨단 실험 기법을 활용하여 양자 물질의 새로운 위상적 특성을 발견하고 조사하는 데 중점을 두고 있으며, 이를 통해 물질의 전자 구조를 조사합니다." 논문의 공동 저자인 막심 리츠케비치가 Phys.org에 말했습니다. "최근 몇 년 동안 물리학 커뮤니티는 기하학, 위상, 전자적 상호 작용을 복잡하게 엮은 카고메 물질의 흥미롭고 풍부한 특성을 탐구하면서 흥분을 경험했습니다." 리츠케비치와 그의 동료들은 전하 밀도파 연구의 선구자였습니다. 몇 년 전, 그들은 전하 밀도파 , 전자 전하의 공간적 변조와 절연 에너지 갭을 특징으로 하는 다체 양자 상태, 그리고 Kagome 재료 중 하나인 FeGe에서 갭리스 에지 모드의 공존을 발견했습니다. 연구자들은 FeGe에서 이 두 가지 공존 상태를 관찰했지만, 이는 반드시 한 상태가 다른 상태를 유발한다는 것을 의미하지는 않습니다. 사실, 에지 상태는 사소할 수도 있고(비위상적) 또는 전하 밀도파와 관련이 없는 위상에서 유래할 수도 있습니다.

"Kagome 화합물 연구에서 영감을 얻어 저희 연구팀은 전하 밀도파와 위상 간의 연관성을 찾기 위한 탐색을 계속 진행했으며 위상적 특성을 나타내고 전하 밀도파 상태(섭씨 -10도 이하)로 전이되는 준 1차원 화합물인 Ta 2 Se 8 I에 주목했습니다."라고 Litskevich는 말했습니다. "흥미롭게도, 우리의 주사터널링 현미경 측정은 저온 전하 밀도 파동 상태 내에서 갭 내 경계 모드(에지 상태)를 드러냈고, 그 후 고온 웨일 반금속 상태에서 사라졌습니다." Litskevich와 그의 동료들은 그들이 관찰한 경계 모드 진동의 공간적 주기성과 위상이 Ta 2 Se 8 I의 전하 밀도파의 특성과 밀접한 관련이 있음을 발견했습니다. 이 상호 의존 관계는 경계 모드와 전하 밀도파 사이에 고유한 관계가 있음을 시사하는데, 그들은 나중에 이론적 모델링을 통해 이 가설을 확인했습니다. 리츠케비치는 "이로써 우리는 처음으로 위상파와 전하 밀도파 시스템 간의 격차를 메웠고, 양자 세계의 복잡성을 풀어내는 데 있어 진보적인 단계를 밟았습니다."라고 말했습니다.

연구자들은 실험을 수행하기 위해 주사 터널링 현미경(STM)이라는 실험 기술을 사용했습니다. 원자 수준에서 물질을 이미지화하기 위해 얇고 긴 바늘 모양의 프로브에 의존하는 STM을 통해 준-1D 물질인 Ta 2 Se 8 I 를 면밀히 조사하고 검사할 수 있었습니다. "우리는 초고진공 조건에서 160K~300K(-113~27도 섭씨)의 온도 범위에서 Omicron LT STM(LT = 저온)에서 측정을 수행했습니다." Litskevich가 말했습니다.

"STM은 날카로운 금속 팁과 샘플의 전도성 표면 사이의 양자 터널링 현상을 활용합니다. 양자 터널링 으로 인해 이동성 전자가 팁과 샘플 사이로 누출되어 민감한 전자 장치에서 감지되는 작은 전류를 생성할 수 있습니다." Ta 2 Se 8 I 의 전하 밀도파의 경계 모드에 대한 개략적 묘사. 출처: 디자인: Christina Pouss, Max Planck Institute, 아이디어: Md Shafayat Hossain 및 Maksim Litskevich. STM 프로브에서 감지된 터널링 전류는 이후 아원자 정의로 재료 표면을 이미지화하는 데 사용됩니다.

인가된 전압의 함수로 전류의 크기를 분석함으로써(터널링 분광법이라고 알려진 기술) 연구자들은 또한 에너지 레벨에 따라 재료의 전자 집단을 매핑할 수 있었습니다. "연구 중인 화합물인 Ta 2 Se 8 I 와 관련하여 , STM 이미징을 통해 낮은 전하 영역과 높은 전하 영역에서 생성된 전류의 차이를 강조하여 전하 밀도파 상태를 식별할 수 있었습니다."라고 Litskevich는 말했습니다. "더 나아가, 팁에서 샘플의 원자적으로 날카로운 모서리까지 터널링 전류를 유도했을 때, Ta 2 Se 8 I의 전하 밀도파 상태에서 갭 내 경계 모드를 감지했습니다." Litskevich와 그의 동료들은 Ta 2 Se 8 I 의 전하 밀도파에서 발생하는 독특한 위상 경계 모드의 첫 번째 시각화를 관찰했습니다.

이 모드의 관찰은 전하 밀도파에 대한 이해를 향상시켜 이 분야에서 추가 연구를 위한 길을 열었습니다. "우리가 관찰한 전하 밀도파와 관련된 위상 경계 모드는 전통적인 양자 스핀 홀 에지 모드와는 다른 독특한 위상을 보입니다." 논문의 공동 저자인 Md Shafayat Hossain이 Phys.org에 말했습니다. "관련된 운동량 크기의 일반적인 스펙트럼 흐름 대신, 운동량 위상의 '스펙트럼 의사 흐름'을 관찰합니다. 구체적으로, 전하 밀도파의 파동 벡터 위상은 갭이 없고 갭이 있는 벌크의 위상을 연결하여 매우 이국적인 상태를 나타냅니다." 연구자들은 Ta 2 Se 8 I 의 전하 밀도파에 의해 유도된 절연 갭 과 그 갭 내 경계 모드가 놀라울 정도로 견고하며 최대 260K의 온도에서도 지속된다는 것을 발견했습니다. 이러한 온도 견고성은 다양한 응용 분야에 유리할 수 있으며 이 모드를 활용하는 새로운 기술의 개발을 촉진할 수 있습니다.

"우리의 연구 결과의 의미는 다면적입니다." 호세인이 말했다. "Ta 2 Se 8 I(우리의 재료 플랫폼) 의 전하 정렬된 위상의 기본 상태는 매우 인기 있는 물질 위상 인 악시온 절연체로 예측됩니다 . 그러나 Ta 2 Se 8 I에는 비자성 악시온 절연체에서 기대되는 위상 표면 상태가 없다는 것을 발견했습니다 ." Litskevich, Hossain 및 그들의 동료들이 수집한 관찰은 전하 순서 위상의 위상적 특성을 강조하지만, 일부 이전 이론적 해석에 의문을 제기합니다. 구체적으로, 그들은 이전 가설과 달리 Ta 2 Se 8 I가 축 절연체가 아닐 수도 있다고 제안합니다.

"저희의 연구가 더 광범위한 과학 커뮤니티가 위상 물질에서 추가 CDW(깨진 대칭) 위상을 찾도록 영감을 줄 것으로 기대하며, 이를 통해 이러한 새로운 현상 간의 상호 작용에 대한 이해를 증진할 것입니다." 호세인이 말했습니다. "프린스턴의 자히드 하산 교수의 그룹에서 저희는 물질의 새로운 양자 위상을 발견하는 데 집중적인 노력을 기울이고 있습니다." 이 연구팀이 발견한 새로운 단계는 새로운 흥미로운 연구 경로를 열어줍니다. 최근 발견을 바탕으로 Litskevich, Hossain 및 동료들은 이제 전하 밀도파와 재료 토폴로지 간의 상호 작용에서 발생하는 새로운 양자 현상을 탐구할 계획입니다.

예를 들어, 그들은 전하 밀도파와 초전도성 간의 알려진 유사점을 추가로 조사할 것입니다. "위상과 초전도성이 얽혀 위상 초전도성이 되는 것처럼 위상 양자 계산을 위한 매우 유망한 플랫폼인 위상 전하 밀도파도 미래의 양자 컴퓨팅과 나노기술에 중요할 수 있습니다." 호세인이 덧붙였습니다. "우리는 이러한 가능성을 더 탐구할 것입니다. 우리의 즉각적인 목표는 이 이국적인 양자 상태와 관련된 순서 매개변수를 결정하는 것입니다." 다음 연구에서 호세인과 그의 동료들은 또한 유사한 현상을 찾기 위해 전하 밀도파를 보이는 다른 양자 물질을 조사할 계획입니다. 마지막으로, 그들은 양자 물질에서 새로운 현상을 발견하기 위한 탐구를 계속할 것이며, 이것이 새로운 흥미로운 발견으로 이어지기를 바랄 것입니다.

추가 정보: Maksim Litskevich et al, 위상 물질에서 전하 밀도 파동 상태의 경계 모드, Nature Physics (2024). DOI: 10.1038/s41567-024-02469-1 . 저널 정보: Nature Physics

https://phys.org/news/2024-07-visualizing-boundary-modes-density-topological.html

메모 2407121045

전자는 전하와 스핀운동의 특성을 가진다. 위상물질을 zsp물질 질량값이 분포된 표면의 msbase와, 내부의 qpeoms.tsp 단위물질 위상 3d 계층 구조값을 가졌다.

* 위상물질: 위상물질은 물질 내부와 표면에서 각기 다른 전기적 특성이 나타나는 물질로, 전자의 스핀과 운동이 강하게 상호작용하며 강한 스핀 전류를 만들어 낸다.

흔히 반도체 기반의 메모리 소자는 전자가 가지는 전하의 성질만을 이용해 전류를 흐르게 한다. 그러나 사실 전자는 전하뿐만 아니라 스핀이라는 성질을 갖기 때문에, 스핀도 흐르게 할 수 있다. 단, 이 성질은 불순물의 영향을 받으면 쉽게 사라져 실제 소자로 적용하는 데 한계가 있었다.

그래서 msbase.matter는 위상물질일 수 있다. 위상물질의 표면이 우주의 경계처럼 무한히 확장돼 가는 msoss이고 이것은 값은 msoss.zsp.mass인데 위상물질의 전하 밀도 (e.density)는 0<ed<1일때, 1픽셀 1d.asp.dust 물질내에 2d.msbase>3d.qpeoms 프랙탈 구조를 지닌다. 그 실례를 제임스웹이 먼지에서 본 심우주가 바로 msbase.n2.spin.tunnel.deepspace이다. 어허.

먼지 속에서 빅뱅이전의 은하들도 봤다잖여. 허허. 그게 그런 원리가 있는 탓이지, 사실 별개 아니다. 제임스웹의 성능과는 아무런 상관없이 그냥 zsp.msbase로 가정해보면 빅뱅이전의 우주물체가 1/n2에서 보인다는겨. 허허. 밀도가 높은 곳은 반드시 qpeoms.3d.4d.tsp로 봐야 한다. msbase의 위상물질의 전하밀도의 경계선 모드는 색깔부터 주변보다 연하게 다르다. 말하자면 보기1.에서 02030509가 경계모드로 인하여 주변이 사라져도 있어야 할 최소한의 색깔이 우주상수가 된다. 어허.

보기1.
01020304ㅡ0203
05060708
09101112ㅡ09
13141516

No photo description available.

Memo 2407121045

Electrons have the characteristics of charge and spin movement. The phase material has msbase on the surface where zsp material mass values are distributed, and the internal qpeoms.tsp unit material phase 3d hierarchical structure value.

* Topological material: Topological material is a material that exhibits different electrical properties inside and on the surface of the material. The spin and motion of electrons strongly interact, creating a strong spin current.

Commonly, semiconductor-based memory devices use only the electric charge properties of electrons to flow current. However, in fact, because electrons have the property of spin in addition to charge, spin can also flow. However, this property easily disappears when affected by impurities, limiting its application to actual devices.

So msbase.matter could be a topological matter. The surface of the topological material is an msoss that extends infinitely like the boundary of the universe. The value is msoss.zsp.mass, and the charge density (e.density) of the topological material is 0<ed<1, 1 pixel 1d.asp.dust material. It has a 2d.msbase>3d.qpeoms fractal structure. An example of this is msbase.n2.spin.tunnel.deepspace, which James Webb saw from dust. Uh huh.

They say they saw galaxies in the dust before the Big Bang. haha. That's because there is such a principle, but in fact, it is not separate. Regardless of James Webb's performance, if you just assume zsp.msbase, space objects before the Big Bang can be seen at 1/n2. haha. Places with high density must be viewed as qpeoms.3d.4d.tsp. The boundary mode of the charge density of the phase material of msbase is different in color from that of its surroundings to being lighter. In other words, in Example 1, 02030509 becomes the cosmological constant as the minimum color that should exist even if the surrounding area disappears due to the alert mode. Uh huh.

Example 1.
01020304ㅡ0203
05060708
09101112ㅡ09
13141516

sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0

Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca