30. Juni 2023 (Nanowerk-Neuigkeiten) In den letzten Jahren haben Wissenschaftler spezielle Materialien, sogenannte topologische Materialien, untersucht, wobei besonderes Augenmerk auf die Form, also die Topologie, ihrer elektronischen Strukturen (Elektronenbänder) gelegt wurde. Obwohl es im realen Raum nicht sichtbar ist, erzeugt ihre ungewöhnliche Form in topologischen Materialien verschiedene einzigartige Eigenschaften, die für die Herstellung von Geräten der nächsten Generation geeignet sein können. Man ging davon aus, dass zur Nutzung topologischer physikalischer Eigenschaften kristalline Materialien benötigt werden, in denen die Atome hochgeordnet und in sich wiederholenden Mustern angeordnet sind. Materialien im amorphen Zustand, also in denen Atome ungeordnet und nur über kurze Distanzen periodisch angeordnet sind, galten als ungeeignet, um die herausragenden physikalischen Eigenschaften topologischer Materialien zu beherbergen.
Der in dieser Studie untersuchte amorphe Dünnfilm. (Bild: Universität Tohoku) Nun hat eine gemeinsame Forschungsgruppe bestätigt, dass sogar amorphe Materialien diese besonderen Eigenschaften aufweisen können. Die Gruppe wurde von außerordentlichem Professor Kohei Fujiwara und Professor Atsushi Tsukazaki vom Institut für Materialforschung (IMR) der Universität Tohoku geleitet; Dozent Yasuyuki Kato und Professor Yukitoshi Motome von der Graduate School of Engineering der Universität Tokio und außerordentlicher Professor Hitoshi Abe vom Institute for Materials Structure Science der High Energy Accelerator Research Organization. Einzelheiten zu ihren Ergebnissen wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Nature Communications veröffentlicht („Beerenkrümmungsbeiträge von Kagome-Gitterfragmenten in amorphen Fe-Sn-Dünnfilmen“). „Wir haben herausgefunden, dass das Konzept der Bandtopologie, das hauptsächlich in Kristallen diskutiert wurde, auch in amorphen Zuständen gültig und technologisch nützlich ist“, sagte Fujiwara.
Die gegensätzlichen realen und Wellenzahlraumcharaktere von kristallinen und amorphen dünnen Filmen. (Bild: Tohoku-Universität) Um ihre Entdeckung zu machen, führte das Team Experimente und Modellrechnungen an amorphen Eisen-Zinn-Dünnfilmen durch. Sie zeigten, dass das amorphe Material trotz einer Atomanordnung mit kurzer Reichweite immer noch die gleichen Spezialeffekte wie die kristallinen Materialien zeigte, insbesondere den anomalen Hall-Effekt und den Nernst-Effekt. „Amorphe Materialien sind im Vergleich zu Kristallen einfacher und kostengünstiger herzustellen, was neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Geräten mit diesen Materialien eröffnet. Dies könnte zu Fortschritten in der Sensortechnologie führen, die für die Schaffung des wichtig ist Internet der Dinge (IoT) wo viele Geräte miteinander verbunden sind und miteinander kommunizieren“, fügt Fujiwara hinzu. Mit Blick auf die Zukunft ist die Gruppe bestrebt, weitere amorphe Materialien zu entdecken und daraus innovative Geräte zu entwickeln.
Der in dieser Studie untersuchte amorphe Dünnfilm. (Bild: Universität Tohoku) Nun hat eine gemeinsame Forschungsgruppe bestätigt, dass sogar amorphe Materialien diese besonderen Eigenschaften aufweisen können. Die Gruppe wurde von außerordentlichem Professor Kohei Fujiwara und Professor Atsushi Tsukazaki vom Institut für Materialforschung (IMR) der Universität Tohoku geleitet; Dozent Yasuyuki Kato und Professor Yukitoshi Motome von der Graduate School of Engineering der Universität Tokio und außerordentlicher Professor Hitoshi Abe vom Institute for Materials Structure Science der High Energy Accelerator Research Organization. Einzelheiten zu ihren Ergebnissen wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Nature Communications veröffentlicht („Beerenkrümmungsbeiträge von Kagome-Gitterfragmenten in amorphen Fe-Sn-Dünnfilmen“). „Wir haben herausgefunden, dass das Konzept der Bandtopologie, das hauptsächlich in Kristallen diskutiert wurde, auch in amorphen Zuständen gültig und technologisch nützlich ist“, sagte Fujiwara.
Die gegensätzlichen realen und Wellenzahlraumcharaktere von kristallinen und amorphen dünnen Filmen. (Bild: Tohoku-Universität) Um ihre Entdeckung zu machen, führte das Team Experimente und Modellrechnungen an amorphen Eisen-Zinn-Dünnfilmen durch. Sie zeigten, dass das amorphe Material trotz einer Atomanordnung mit kurzer Reichweite immer noch die gleichen Spezialeffekte wie die kristallinen Materialien zeigte, insbesondere den anomalen Hall-Effekt und den Nernst-Effekt. „Amorphe Materialien sind im Vergleich zu Kristallen einfacher und kostengünstiger herzustellen, was neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Geräten mit diesen Materialien eröffnet. Dies könnte zu Fortschritten in der Sensortechnologie führen, die für die Schaffung des wichtig ist Internet der Dinge (IoT) wo viele Geräte miteinander verbunden sind und miteinander kommunizieren“, fügt Fujiwara hinzu. Mit Blick auf die Zukunft ist die Gruppe bestrebt, weitere amorphe Materialien zu entdecken und daraus innovative Geräte zu entwickeln.
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- Quelle: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63265.php