Studi Perintis Mengungkap Efek Hall Kuantum 3D pada Kristal Akustik Weyl
Para peneliti telah memperluas efek Hall kuantum ke tiga dimensi dalam gelombang akustik, menggunakan medan pseudomagnetik untuk mengamati keadaan tepi satu dimensi baru dalam kristal Weyl yang dicetak 3D. Kredit: SciTechDaily.com
Sebuah studi baru telah menunjukkan efek Hall kuantum tiga dimensi dalam gelombang akustik menggunakan kristal akustik Weyl, menandai pengamatan pertama keadaan tepi satu dimensi dan membuka jalan bagi pengembangan perangkat akustik tingkat lanjut.
Efek Hall kuantum (QHE) merupakan penemuan penting dalam fisika materi terkondensasi, yang membuka jalan bagi eksplorasi fisika topologi. Mengembangkan QHE ke dalam tiga dimensi menghadirkan tantangan yang menarik sekaligus berat. Komplikasi ini berasal dari fakta bahwa, dalam tiga dimensi, level Landau berevolusi menjadi pita sepanjang arah medan magnet, yang menghalangi pembentukan celah massal.
Baru-baru ini, skema yang layak telah diusulkan dalam semimetal Weyl, yang keadaan busur Fermi-nya pada permukaan yang berlawanan dihubungkan melalui titik-titik Weyl massal untuk membentuk loop Fermi yang lengkap, dan di bawah medan magnet, keadaan tepi satu dimensi diinduksi pada batas permukaan yang berlawanan. Namun, keadaan tepi yang unik belum diamati secara eksperimental.
Dalam sebuah makalah baru yang diterbitkan di Buletin Sainspara peneliti dari Universitas Shanxi dan Universitas Wuhan di Tiongkok, secara teoritis mengusulkan dan secara eksperimental mendemonstrasikan QHE tiga dimensi untuk gelombang akustik dalam kristal akustik Weyl. Secara khusus, keadaan tepi satu dimensi yang menarik pada permukaan yang berlawanan telah diamati secara langsung.
(a) Skema kisi heksagonal susun AA. (b) Zona Brillouin pertama dan distribusi titik Weyl. Anak panah menunjukkan arah pergeserannya dengan mengubah energi di lokasi A dan B. (c) Konfigurasi tidak homogen dengan energi di lokasi gradien. (d) Kontur energi ekui dari keadaan permukaan pada energi titik Weyl dengan energi di lokasi yang berbeda. (e) Dispersi terproyeksi dari struktur berbentuk jajaran genjang sepanjang arah kz. (f) Distribusi fungsi gelombang dari keadaan tepi. Kredit: Science China Press
Aplikasi Medan Pseudomagnetik
Karena medan magnet tidak memiliki efek pada gelombang akustik, medan pseudomagnetik dibangun, yang efeknya pada gelombang akustik mirip dengan medan magnet pada elektron. Strategi umum untuk membangun PMF gelombang akustik adalah dengan memperkenalkan gradien struktural. Dalam makalah ini, struktur gradien diperkenalkan dengan memvariasikan rongga akustik yang sesuai dengan energi di lokasi. Dalam prosesnya, busur Fermi yang menghubungkan titik-titik Weyl bergeser secara bersamaan sepanjang arah yang sama, dengan demikian baik keadaan massal maupun permukaan merasakan medan pseudomagnetik yang sama. Dengan medan pseudomagnetik, keadaan permukaan membentuk level Landau, dan keadaan tepi satu dimensi dihasilkan dan dilokalisasi di dekat engsel diagonal.
Dalam percobaan tersebut, sampel kristal akustik dibuat dengan menggunakan teknologi pencetakan 3D, dan keadaan tepi satu dimensi diamati secara langsung dengan mengukur medan tekanan akustik dalam sampel.
“Studi ini dapat membuka cara baru untuk memanipulasi gelombang akustik, yang berfungsi sebagai dasar untuk perangkat akustik dengan fungsi yang tidak konvensional. Ini menyediakan platform yang ideal dan dapat disesuaikan untuk mengeksplorasi fisika Hall, dan dapat diperluas ke struktur buatan lainnya, seperti sistem atom optik dan dingin.” Para peneliti memperkirakan.
Referensi: “Pengamatan keadaan Hall kuantum akustik 3D” oleh Xuewei Zhang, Qiang Wei, Mian Peng, Weiyin Deng, Jiuyang Lu, Xueqin Huang, Suotang Jia, Mou Yan, Zhengyou Liu dan Gang Chen, 26 April 2024, Buletin Sains.
DOI: 10.1016/j.scib.2024.04.055
Penelitian ini didanai oleh Program Penelitian dan Pengembangan Utama Nasional Tiongkok (Kementerian Sains dan Teknologi).
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
