自旋电子学指的是一套物理系统，它有一天可能会取代许多电子系统。为了实现这一跨越，人们高度追求将电子限制在一维的材料成分。研究人员首次以一种特殊的铋基晶体的形式创造了这种材料，这种晶体被称为高阶拓扑绝缘体。

 

为了创造自旋电子器件，需要设计新的材料，杏耀开帐号利用在日常生活中看不到的量子行为。你可能熟悉导体和绝缘体，它们分别允许和限制电子的流动。半导体很常见，但有些人不太熟悉;这些开关通常是绝缘的，但在某些情况下导电， 登录杏耀手机客户端，使它们成为理想的微型开关。

 

自旋电子应用需要一种新的电子材料，它被称为拓扑绝缘体。它与其他三种材料的不同之处在于它的整体是绝缘的，但只在表面导电。它所引导的不是电子本身的流动，而是电子的一种性质，即自旋或角动量。这种自旋电流，正如人们所知，可能开启一个超高速和低功耗设备的世界。

 

然而，并不是所有的拓扑绝缘体都是相等的:已有两种拓扑绝缘体，即所谓的强绝缘体和弱绝缘体，但它们都有一些缺点。当它们沿着整个表面进行自旋时，存在的电子往往会散射，这削弱了它们传递自旋电流的能力。但自2017年以来，第三种拓扑绝缘体——高阶拓扑绝缘体——已经被理论化。现在，东京大学固体物理研究所的一个团队第一次创造出了这样一个系统。

 

“我们使用铋元素创造了一种高阶拓扑绝缘体，”副教授近藤武说。“它有一种新奇的能力，能够沿着它的边缘(本质上是一维的线)传导自旋电流。由于自旋电流被束缚在一维空间而不是二维空间，电子不会散射所以自旋电流保持稳定"

 

为了创造这种三维晶体，近藤和他的团队以某种方式堆叠了只有一个原子厚的二维晶体薄片。对于强拓扑绝缘体或弱拓扑绝缘体，堆叠中的晶体切片都是朝向相同的方向，就像在一副牌中纸牌是面朝下的。但为了创造高阶拓扑绝缘体，薄片的方向是交替的，隐喻性的扑克牌在整个堆栈中反复朝上然后朝下。这种细微的排列变化，使合成的三维晶体的行为发生了巨大的变化。

 

栈中的晶体层是由一种叫做范德华力的量子力学力连接在一起的。这是你在日常生活中确实能看到的罕见量子现象之一，因为它部分地导致了粉末材料聚集在一起，并以这种方式流动。在晶体中，它把这些层粘在一起。

 

近藤说:“看到拓扑特性的出现和消失仅仅取决于二维原子薄片的堆叠方式，杏耀注册帐号这很令人兴奋。”“在材料设计上的这种自由度将带来新的想法，引领应用，包括快速和高效的自旋电子设备，以及我们尚未设想的东西。”