You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Banebrydende<br />
Billede 1: Fotoelektronspektrum fra prøven, som viser<br />
de metalliske tilstande ved overfladen (pil). Grafik:<br />
Marco Bianchi<br />
udfordrer fysikkens verden<br />
VILLUM FONDEN har i 2012 bevilget 7.060.966 kr.<br />
til projektet ‘Towards Direct Surface Transport on<br />
Topological Insulators’. Projektet omhandler en helt ny<br />
klasse af materialer, som hedder topologiske isolatorer.<br />
En topologisk isolator er et stof, som er elektrisk<br />
isolerende indeni, men som har en metallisk og dermed<br />
elektrisk ledende overflade.<br />
materialer<br />
Af Philip Hofmann<br />
Der er mange mulige anvendelser af overfladers<br />
elektriske egenskaber, men indtil nu har<br />
de fleste topologiske isolatorer det problem, at<br />
deres indre ikke er isolerende nok til, at den<br />
elektriske strøm kun går gennem overfladen.<br />
Formålet med projektet er derfor at finde nye<br />
topologiske isolatorer, undersøge deres egenskaber<br />
og især finde materialer, som er så isolerende<br />
indeni, at deres elektriske ledning domineres<br />
af de metalliske overflader.<br />
Topologiske isolatorer i nye klæder<br />
Opfindelsen og brug af nye materialer har altid<br />
spillet en vigtig rolle i menneskets udvikling.<br />
Overgangen fra stenalderen til bronzealderen<br />
var en materialerevolution. En anden fandt sted<br />
i 1940’erne med opfindelsen af halvledermaterialer,<br />
der har muliggjort moderne elektronik og<br />
computere, som vi kender i dag. I løbet af de seneste<br />
fem år er der opdaget materialer med hidtil<br />
ukendte egenskaber, nemlig de topologiske isolatorer.<br />
Sjovt nok er materialerne ikke nye som sådan.<br />
Topologiske isolatorer som bismuth selenid<br />
(Bi 2 Se 3 ) har været kendt og brugt i mange år, men<br />
man har ikke været klar over, at materialerne gemmer<br />
nogle fundamentale nye egenskaber.<br />
Ledningsevnen spiller en rolle<br />
Fysikerne har i lang tid opdelt materialer efter<br />
deres evne til at lede elektrisk strøm. Metaller er<br />
gode elektriske ledere, mens isolatorer slet ikke<br />
leder elektrisk strøm. Mellem disse to ekstremer<br />
finder vi halvlederne. I 1940’erne fandt man ud<br />
af, at man faktisk kan påvirke halvledermaterialer<br />
til hurtigt at ændre ledningsevne markant, fra næsten<br />
metallisk til næsten isolerende. Det er denne<br />
nye egenskab, der danner basis for al moderne<br />
elektronik.<br />
En topologisk isolator har – ligesom en halvleder<br />
– en ledningsevne, der ligger mellem de ekstreme<br />
ledningsevner for metaller og isolatorer – men<br />
alligevel på en helt anden måde. I en topologisk<br />
isolator er det indre materiale isolerende, mens<br />
overfladen er metallisk. Det fascinerende er, at alle<br />
overflader er metalliske – også de nye overflader,<br />
der dannes, når materialet skæres over. Teorien<br />
76 BANEBRYDENDE MATERIALER UDFORDRER FYSIKKENS VERDEN<br />
TEKNIK OG NATURVIDENSKAB<br />
VILLUM FONDEN 77
Change language