محققان با بررسی عایق‌های توپولوژیکی به دنبال درک بهتر رفتار این عایق‌های دو بعدی هستند. اخیراً پژوهشگران نشان دادند که حالت لبه کوانتومی در نوعی چاه کوانتومی نقش اساسی در رفتار عایق توپولوژیکی دارد.
دیدگاه جدیدی درباره رفتار چاه کوانتومی HgTe
مقاله‌ای با عنوان Interplay of Chiral and Helical States in a Quantum Spin Hall Insulator Lateral Junction در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده که در آن محققان پنجره جدیدی از دانش را به روی عایق‌های توپولوژیکی دو بعدی تداخلی گشوده‌اند. عایق توپولوژیکی به عایقی گفته می‌شود که هدایت تنها در لبه‌های آن انجام می‌شود. این نوع عایق، کلید اصلی در توسعه نسل جدید ادوات الکترونیکی است.
برای چند دهه، مواد عایق و مطالعه روی آن جذابیت خود را از دست داده بود، اما اخیراً پژوهشگران دسته جدیدی از عایق‌ها موسوم به عایق توپولوژیکی را معرفی کردند. ساختار الکترونیکی آن‌ها کاملاً با عایق‌های رایج متفاوت است.
نکته جالب در این عایق آن است که در حالت توده‌ای عایق هستند اما لبه آن‌ها رسانای بسیار خوبی است. الکترون با استفاده از کانال‌های کوانتومی در هر دو جهت می‌تواند روی این عایق‌ها حرکت کند. این الکترون‌ها نمی‌توانند بدون نقض قوانین، جهت حرکت را تغییر دهند. با اعمال میدان مغناطیسی می‌توان عبور الکترون و چرخش آن را کنترل کرد.
در مقاله‌ای که محققان به‌چاپ رساندند، نشان دادند که حالت لبه کوانتومی در چاه کوانتومی HgTe که یک عایق توپولوژیکی است، نقش مهمی در رفتار رسانایی آن دارد. محققان این پروژه موفق شدند اطلاعات جدیدی درباره خواص بنیادی حالت‌های لبه توپولوژیکی به‌دست آورند و راهبردهایی برای تنظیم رفتار آن‌ها ارائه کنند.
کالوو از محققان این پروژه می‌گوید: «در این پروژه، ما رفتار حرکت چرخش و برگشتی الکترون را در عایق توپولویکی خود مورد آزمایش قرار دادیم. ما نشان دادیم که چگونه در شرایط ویژه‌ای، الکترون‌ها می‌توانند دور بزنند و برگردند.»
این پروژه دیدگاه جدیدی درباره خواص بنیادی حالت‌های لبه و خواص رسانایی عایق‌های توپولوژیکی ایجاد کرد. چنین فرضیه‌هایی درباره کنترل خواص و برهم‌کنش این حالت‌ها می‌تواند برای توسعه نسل جدید ادوات الکترونیک به کار رود.
