Bizmut selenid
Moja omiljena supstanca ovih dana...Bi2Se3....bas sam se primio...topoloski izolator, a dopiran bakrom postaje topoloski superprovodnik...zapanjilo me je da je ovaj materijal jos davno izucavan...recimo, nasao sam clanak iz '65. godine u kome je diskutovan efektivni model za ovaj materijal zasnovan na dve zone..najlepse je sto se u ovom materijalu realizuje topoloski izolator koji teorija predvidja na osnovu predivne klasifikacije objavljene pre dve godine...otprilike, ta klasifikacija je kao periodni sistem elemenata, ali za topoloske izolatore...a uopste, sta su topoloski izolatori?...prvo obicni izolatori su supstance koje ne provode struju, za razliku od metala koji je provode...kako razumeti provodjenje struje sa stanovista strukture materijala?...zamislimo kristal, recimo kristal bakra...on se sastoji od cvorova resetke koji su atomi bakra i elektrona koje je svaki atom bakra otpustio ne bi li formirao stabilnu atomsku konfiguraciju najblizeg plemenitog gasa..za provodjenje struje najbitniji su upravo ovi elektroni...oni, poput eletrona u atomu, zbog interakcije sa cvorovima resetke, formiraju energetske nivoe koji se u kristalu nazivaju zone..ovo je potpuno analogno sa onim sto se desava u atomima...tamo se elektroni krecu oko jezgra i formiraju energetske nivoe koje oni sami popunjavaju...analogno, elektroni u kristalu formiraju zone, koje su jako gusti skupovi nivoa, i popunjavaju ih, s tim da svaki elektron popunjava tacno jedan energetski nivo...izmedju zona moze da postoji energetski procep, mada ne nuzno...za osobine kristala najbitnije je sta se desava nakon sto svi elektroni zauzmu svoja mesta u zonama...ukoliko tada ima jos praznih mesta za elektrone u toj istoj zoni, kristal je provodnik, kao sto je slucaj kod bakra...to je zato jer kada je napon prikljucen poslednji elektron ima gde da ide, posto su mu dostupni nivoi u istoj zoni...ukoliko taj poslednji elektron "zavrsava" zonu, tj. posle nje je energetski procep, onda materijal ne provodi struju, jer elektroni nemaju dostupnih nivoa u istoj zoni, sto je prikazano na slici c....b predtavlja poluprovodnik, sto znaci da postoji energetski procep, ali je on mali i moze se "zatvoriti" ako delujemo spolja, npr. zracenjem...dakle, obicni izolatori imaju procep nakon sto svi elektroni popune dostupne nivoe ili kako se to kaze u zargonu imaju procep na Fermijevom nivou koji nosi ime po cuvenom Enriku Fermiju...sta je sa topoloskim izolatorima?...oni su izolatori koji pored procepa u svojoj unutrasnjosti, o kome je reci bilo do sada, na svojoj povrsini imaju specijalne nivoe koji nemaju procep i koji su zasticena simetrijom od dejstva neuredjenosti, tj. i pored postojanja raznih neuredjenosti ta stanja opstaju i dovode do raznih cudnih efekata, kao sto je celobrojni kvantni Holov efekat...moj kolega i saradnik, Andreas Snider je, zajedno, sa svojim saradnicima pokazao nedavno (ovaj rad se konkretno odnosi na tri dimenzije) da u SVAKOJ prostornoj dimenziji postoji tacno pet klasa topoloskih izolatora i superprovodnika...jedan od njih je i pomenuti bizmut selenid na kome Andreas i ja trenutno radimo...najcuveniji topoloski izolatori su oni koji pokazuju celobrojni kvantni Holov efekat (integer Quantum Hall Effect) koga je otkrio pocetkom osamdesetih godina Klaus fon Klicing.
ukratko, ovaj efekat se javlja na jako niskim temperaturama u tzv. dvodimenzionim galijum-arsenid heterostrukturama kada su podvgnute jakom magnetnom polju...naime, ispostavlja se da se pri odredjenim vrednostima magnetnog polja, za koje je odnos magnetnog fluksa i gustine elekrona u heterostrukturi celobrojan, provodnost ortogonalna na pravac u kome je uspostavljen napon celobtojni umnozak kvanta provodnost, dok je istovremeno provodnost duz pravca u kome je napon jednaka nuli...ovo kvantovanje provodnosti je posledica postojanja malopre pomenutih zasticenih stanja na povrsini heterostrukture koje su opet posledica netrivijalne topologije...ovakav jedan sistem je primer topoloskog izolatora...
misao koja me je pukla u subotu je da necu imati sefa do kraja zivota vise, verovatno...nisam bio ni svestan...nije da sam imao sefove u pravom smislu i do sada, ali bukvalno od 1. marta, sam sebe placam od granta i radim sta sam sam smislio...strava!
P.S. Strasno me zanima da li je ovo sto sam napisao i malkice razumljivo?
10 komentara:
Od otherworld, u 8. februar 2010 22:43:11
a verujem i da njeno vreme tek dolazi i da će nam dati još mnogo toga, samo da počnu da pristižu novi eksperimentalni podaci dobijeni na većim energijama.
Od Anoniman (Neregistrovan), u 9. februar 2010 19:07:42
Od otherworld, u 9. februar 2010 23:45:13
Od Anoniman (Neregistrovan), u 10. februar 2010 9:17:26
Od otherworld, u 10. februar 2010 10:31:55
Od Anoniman (Neregistrovan), u 10. februar 2010 10:41:23
Od otherworld, u 10. februar 2010 10:41:53
Od otherworld, u 10. februar 2010 10:45:07
e,kad je neko majstor u svom poslu,onda i kada prima platu ima utisak da se igra..na to si mislio?to je sjajan osecaj!
Od Anoniman (Neregistrovan), u 10. februar 2010 12:14:31
pa da, nemam ja taj osecaj da radim za platu, nikad me pare nisu ni zanimale, nego cisto ono da pristojno da zivim...u nauici, ionako, nema para, tj. plate su nikakve u poredjenju sa bankma ili konsalting firmama ili poslovima tog tipa, ali to je nebitno, opet..
pa da, ja bas imam utisak da se igram i da je igra bas lepa...e, sad da li sam bas majstor u toj igri, to ne znam stvarno, a nije bas ni na meni da sudim...ono sto je meni bitno je da sam srecan, da uzivam radeci ovo sto radim i da me ispunjava...da nisam, verovatno bih se bavio necim drugim... cime nemam pojma, ali ne bih radio fiziku, sigurno...
hvala na komentarima i srecno sa studijama :)
Od otherworld, u 10. februar 2010 17:13:11
<< Home