Материалы с повышенной теплопроводностью играют важную роль в разработке современных технологий связи, экологически чистой энергетики и аэрокосмической отрасли. Ученым необходимо понять поведение квазичастиц - фононов, чтобы создавать материалы с необходимыми свойствами теплопроводности. Фононы, акустические аналоги фотонов, как оказалось, определяют теплопроводность и несущую способность материалов.
В последнее время исследователи проявляют интерес к магнитным свойствам вращающихся фононов, известных как киральные фононы. Киральные фононы демонстрируют круговое движение и переносят магнитный момент. Однако механизмы, приводящие к большому магнитному моменту фононов, до сих пор недостаточно изучены.
Международная группа ученых из Университета Сан-Паулу в Бразилии и Университета Райса провела исследование, которое раскрывает сложные связи между магнитными свойствами вращающихся фононов и топологией электронной зонной структуры материала. Топология определяет диапазон энергетических уровней, на которых находятся электроны в материале.
В предыдущем исследовании ученые применили магнитное поле к теллуриду свинца - простому полупроводниковому материалу. Под воздействием магнитного поля фононы перестали вибрировать линейно и стали обладать киральностью, совершая круговое движение. Киральные фононы взаимодействуют друг с другом иначе, чем фононы, движущиеся линейно.
Дополнительные эксперименты показали, что магнитный момент киральных фононов в топологическом материале на два порядка больше, чем в материале без такой электронной топологии.
Результаты продемонстрировали, что магнитный момент фононов значительно увеличивается в топологических материалах, могут помочь ученым-материаловедам искать и разрабатывать материалы с большими магнитными моментами фононов, необходимые для различных применений.
Понимание свойств взаимодействия киральных фононов может привести к новым возможностям использования этих материалов. Ученые надеются, что эти результаты помогут им разработать более эффективные материалы с повышенной теплопроводностью для применения в передовых технологиях связи, экологически чистой энергетике и аэрокосмической отрасли.
Источник:
Феликс Г.Г. Эрнандес и др., Наблюдение взаимодействия между фононной киральностью и топологией электронной зоны (Felix G. G. Hernandez et al, Observation of interplay between phonon chirality and electronic band topology), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adj4074
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!
