Editor’s Choice

Välkommen kära läsare!

Det här är Editor’s Choice, platsen på hemsidan där jag kommer att skriva inlägg om intressanta materialrelaterade ämnen. Det kan vara allt från en liten orientering i ett materialrelaterat Nobelpris eller något exempel på materialforskning som sker vid Uppsala Universitet. Ibland kanske det blir exempel på material som vi tar upp i utbildningen som ni som studerar kommer kunna relatera till. Andra gånger kanske det är något helt nytt.

Själv blev jag väldigt nyfiken på material när jag fick höra om grafen, en allotrop av grundämnet kol som bara är ett atomlager tjockt och därför har en mängd speciella egenskaper. Efter det sökte jag programmet Q för att genom kemi och fysik förstå varför material har olika egenskaper, hur man kan kontrollera dem och hur man kan applicera dessa i nya tillämpningar. Området är lika brett som det är djupt, och jag insåg snabbt att det finns många andra intressanta material värda att djupdyka i.

Och djupdyka gör jag gärna – därför tar jag tacksamt emot tips på nyheter eller intressanta material från er läsare. Vill du dela med dig av något, funderar kring något eller vill peka ut eventuella faktafel i mina inlägg så tveka inte att kontakta mig på q-web@utn.se.

Med det tackar jag för mig och önskar dig trevlig läsning!
Filip Selenius Larsson, Webmaster

Uppsalaforskare i spåren av ett Nobelpris: Topologiska kvanttillstånd

För två år sen tilldelades Nobelpriset i fysik en forskargrupp som arbetat med topologiska kvanttillstånd, en samling kvantfysiska fenomen som uppstår i vissa materials ytskikt. Det är detta som en forskargrupp vid Uppsala Universitet skrev om i artikeln “Distinct fermionic states in a single topological metal” genom ett samarbete med forskare från USA, Taiwan och Polen. De tror sig ha gjort världens första observation av tre speciella topologiska kvanttillstånd i ett och samma material, vilket kan vara ett steg närmare bättre supraledare och kraftiga kvantdatorer i framtiden.

Som ni förstår är det mycket komplicerad materialfysik som ligger bakom dessa fenomen. Ett exempel är den kvantfysiska koppling mellan elektroners spinn och elektronorbitalens rörelsemängdsmoment kring atomkärnan, kallat spinn-ban-koppling. Man kan också koppla förekomsten av topologiska kvanttillstånd till bandstrukturen för elektronernas energinivåer i ett materials struktur där ledningsbandet och valensbandet möts i en Dirac-kon. Det senare gäller faktiskt även för det numera ökända materialet grafen, vars upptäckt ledde till Nobelpriset i fysik 2010.  

Men du kan vara lugn, sån här avancerad fysik kommer inte på provet. Eller gör det? Jag tittar på dig Kvantmekanik och kemiska bindningar I och Fasta materials fysik 1.

Det material forskarna undersökte är Hf2Te2P, ett material i en familj av halvmetaller som nyligen uppmärksammats för dess intressanta topologiska egenskaper. Man började med DFT-beräkningar (DFT = Density Functional Theory) som simulerar elektrontätheten i materialstrukturer med hjälp av kvantfysikens lagar. Detta följde man upp med empiriska studier med ARPES, ett spektroskopiskt instrument som mäter elektroner i en materialstruktur med hjälp av röntgenstrålning från en synkrotron. För att göra mätningarna krävdes att man klöv materialet vid 18K (-255.15℃) samtidigt som det var i vakuum!

Men resultatet var värt mödan. De observerade ett nytt topologiskt kvanttillstånd, och simuleringarna visade att det finns två till i materialet. Detta är unikt och har enligt forskarna inte setts förut. Förhoppningsvis kan upptäckter som denna göra att man bättre förstår hur topologiska kvantfenomen växelverkar för att kunna utforma framtidens supermaterial för kvantdatorer.

Om du är intresserad av att läsa någon vetenskaplig artikel kan du som student göra det helt gratis via Uppsala universitets bibliotekstjänst!

Filip Selenius, Webmaster

Kontakta oss

Vi återkommer så snart som möjligt!

Start typing and press Enter to search