Топологические изоляторы (ТИ) уже созданы в лаборатории. Топологические сверхпроводники (TSC), являющиеся близкими родственниками TI, кажутся более сложными в изготовлении. Почему это?
Кажется, что все материалы, связанные с майорановскими нулевыми модами, имеют плохую судьбу в лаборатории. Есть ли какие-то глубокие причины?
Это не создание, а проверка топологических сверхпроводников, что сложно экспериментально. Одним из наиболее полезных методов определения топологических свойств материала является фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением (ARPES). ARPES может независимо отображать объемные и поверхностные моды трехмерного твердого тела с очень хорошим разрешением по энергии и импульсу. В результате он может обнаруживать дираковские краевые состояния, которые являются признаком его топологической природы. Фактически, первый идентифицированный трехмерный топологический изолятор, т.е. Bi Сб , использовал ARPES в 2008 году. Интересно, что другие трехмерные топологические изоляторы, такие как Bi Се и Би Те существуют с 1960-х годов как термоэлектрические материалы. Даже их зонные структуры изучались методом псевдопотенциала. Лишь совсем недавно они были идентифицированы как топологические изоляторы. Причина частично связана с тем фактом, что сама ARPES совсем недавно пережила возрождение; это в первую очередь связано с изучением высокотемпературной сверхпроводимости в купратах. В некотором смысле можно сказать, что решающим фактором в изучении топологических сверхпроводников были ограничения технологии характеризации.
Одним из предполагаемых топологических сверхпроводников является Cu. би Се . Вы можете ознакомиться с этой бумагой:
Лян Фу и Эрез Берг. Топологические сверхпроводники с нечетной четностью: теория и применение к Cu би Се . физ. Преподобный Летт. 105 нет. 9, 097001 (2010). doi:10.1103/PhysRevLett.105.097001 .
Он имеет температуру сверхпроводящего перехода 3,8 К и сверхпроводящую энергетическую щель <1 мэВ. Текущие современные системы ARPES не могут легко получить доступ к этим режимам параметров. Помимо трудностей с характеристикой, Cu би Се с ним чрезвычайно сложно работать. Атомы Cu являются примесями; т.е. Cu би Се не является стехиометрически стабильным. Диффузия атомов Cu в процессе измерения затрудняет интерпретацию данных. ARPES уже известен сложным анализом данных в нормальных стехиометрически стабильных материалах.
Короче говоря, люди все еще совершенствуют возможности приборов для идентификации топологических сверхпроводников. Я надеюсь, что это было полезно.
Что касается второго вопроса (трудно ли реализовать майорану в лаборатории?), ответ, очевидно, да, и по той же причине, что мы понятия не имеем, что искать! (Примечание: конечно, есть некоторые предположения об экспериментальной подписи Майораны, но это не эксперимент с дымящимся пистолетом .
пользователь20304