idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
Regensburger Physiker untersuchen nanometergroße konische Drähte, basierend auf neuartigen Materialien – und entdecken dabei eine Reihe interessanter Leitfähigkeitsphänomene an deren Oberflächen
Weltweit werden in der Physik Festkörper einer neuen Materialklasse erforscht, die als topologische Isolatoren bezeichnet werden. Während das Innere eines topologischen Isolators isolierend ist, befinden sich auf dessen Oberfläche leitende Elektronen mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Diese Elektronen verhalten sich in vielerlei Hinsicht wie ultrarelativistische Teilchen, d.h. wie Teilchen, die sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Das daraus resultierende bemerkenswerte Verhalten der Elektronen berührt nicht nur fundamentale Aspekte der Physik, die im Regensburger Sonderforschungsbereich „Emergent Relativistic Effects in Condensed Matter“ erforscht werden, sondern birgt Potential für zahlreiche Anwendungen, beispielsweise in der Elektronik und im Bereich des Quantencomputing.
Eine Gruppe von theoretischen Physikern der Universität Regensburg um Prof. Dr. Klaus Richter befasste sich nun mit den besonderen Leitfähigkeitseigenschaften von Nanodrähten mit konischer Geometrie, die aus topologischen Isolatoren bestehen. Ihre Ergebnisse wurden mit dem Prädikat Editors‘ Suggestion versehen im Journal Physical Review Letters veröffentlicht. Unter dem Einfluss von Magnetfeldern zeigen derartige kegelförmige Nanodrähte ihr volles Potential: In Magnetfeldern senkrecht zur Drahtachse leiten sie den Strom entlang der Oberfläche verlustfrei, während sie sich in starken koaxialen Magnetfeldern wie künstliche Atome verhalten, in denen die Elektronen gebunden sind und nur bestimmte diskrete Energieniveaus einnehmen können. Letzteres führt zu einer durch Quanteneffekte bestimmten Leitfähigkeit, die – im Widerspruch zum Ohmschen Gesetz – bei bestimmten charakteristischen Energien maximal wird, wie in untenstehender Abbildung gezeigt.
Konische Nanodrähte bilden den Grundbaustein für komplexere gekrümmte Drähte, an denen die Regensburger Wissenschaftler aktuell forschen. Durch ihre enorm vielfältigen Leitfähigkeitseigenschaften könnten Nanodrähte aus topologischen Isolatoren einen wichtigen Beitrag zur Forschung in der Grundlagenphysik liefern und zu zukünftigen technologischen Anwendungen führen.
Prof. Dr. Klaus Richter
Institut für Theoretische Physik
Universität Regensburg
Telefon: 0941 943-2029
E-Mail: klaus.richter@ur.de
Raphael Kozlovsky, Ansgar Graf, Denis Kochan, Klaus Richter, and Cosimo Gorini, „Magnetoconductance, Quantum Hall Effect, and Coulomb Blockade in Topological Insulator Nanocones”, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.126804
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.126804
Skizze eines konischen Nanodrahtes im koaxialen Magnetfeld, sowie dessen elektrische Leitfähigkeit ( ...
Raphael Kozlovsky
None
Criteria of this press release:
Journalists
Physics / astronomy
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
Skizze eines konischen Nanodrahtes im koaxialen Magnetfeld, sowie dessen elektrische Leitfähigkeit ( ...
Raphael Kozlovsky
None
You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.
You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).
Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.
You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).
If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).
