Магнитные узоры на треугольной решётке экспресс
Треугольная сетка, в узлах которой сидят крошечные магнитные стрелки. По этой сетке бегают электроны — носители тока. Обычно стрелки выстраиваются просто: все в одну сторону (ферромагнетик) или чередуются в плоскости. Но в новой работе учёные показали, что на треугольной решётке всё может быть гораздо интереснее.
Они рассмотрели ситуацию, когда электроны собираются в особые «карманы» в разных точках энергетического ландшафта — один в центре зоны Бриллюэна (точка Г) и три на краях (точки M). Такое расположение напоминает четыре лужи, соединённые протоками. Из-за особой формы этих луж (так называемый нестинг — когда контуры луж почти параллельны) магнитные стрелки начинают чувствовать друг друга через электроны и выстраиваются в трёхмерные фигуры.
Самое удивительное, что при такой закрутке электронные волны могут полностью перестать проходить сквозь материал — он становится изолятором внутри. Но по краям образца возникает особый ток: электроны движутся только в одну сторону, не рассеиваясь на дефектах. Это квантовый аномальный эффект Холла, и он даёт строго определённое сопротивление — ровно 6,5 килоом, делённое на 4. Такие материалы — кандидаты для сверхбыстрой и энергоэффективной электроники, где информация передаётся без нагрева.
Квантовый аномальный эффект Холла похож на идеальную дорогу без пробок: электроны движутся по краю материала, не теряя энергию на столкновения, как машины по выделенной полосе.
В романе «Роза и червь» Роберта Ибатуллина описывается материал, проводящий ток без сопротивления при комнатной температуре — подобные топологические изоляторы могут стать шагом к такой технологии.