科学家发现的第一种反铁磁拓扑量子材料

MnBi2Te4单晶。

量子材料是全世界范围内自然科学学科中研究活动的重点。这种材料类别似乎越来越复杂，并且具有诸如磁性，超导性或拓扑之类的物理现象，因此对于信息处理，传感器，计算等领域的技术进步极为有前途。同样在德累斯顿工业大学，量子材料研究也发挥着重要作用。通过建立卓越集群ct.qmat –量子材料的复杂性和拓扑结构以及维尔茨堡的朱利叶斯-马克西米利安斯大学，该领域获得了更大的影响。

量子材料的非凡性能通常需要特殊的，难以实现的条件，例如低温，极强的磁场或高压。因此，科学家们正在寻找即使在室温下，没有外部磁场且在正常大气压下也能表现出其奇特特性的材料。尤其有前途的是所谓的磁拓扑绝缘体（MTI）。它们被认为是新颖的准粒子和空前的量子现象的来源，但是它们的实验实施却非常具有挑战性。

Anna Isaeva博士是德累斯顿工业大学和德累斯顿莱比尼兹固态与材料研究所（IFW）的ct.qmat杰出集群专家组成员，也是量子材料合成和晶体生长的初级教授。她与小组成员一起在化学，物理和晶体学的界面上研究新的量子材料。

在来自20多个研究机构的40多名科学家的大规模国际合作中，Isaeva博士的团队极大地参与了新的，有前途的量子材料的发现。德累斯顿工业大学的科学家与来自德累斯顿莱布尼兹固态和材料研究所的亚历山大·齐格纳博士一起，为第一种本征磁性拓扑材料：锰-碲化锰（MnBi2Te4）开发了第一种晶体生长技术，并表征了其物理性质。晶体。这项研究合作在理论上证明了由西班牙Donostia国际物理中心领导的研究，以及在维尔茨堡大学为首的光谱实验中，MnBi2Te4是第一个低于其内尔温度的反铁磁拓扑绝缘体（AFMTI）。

这一发现对科学界的意义是巨大的：MTI晶体在其表面上具有边缘状态，即使没有外部磁场也可以实现量化的霍尔电导率。此外，AFMTI的制造对反铁磁自旋电子学的蓬勃发展做出了重要贡献。范德华磁性材料的新研究领域也可以从新颖的二维铁磁体中受益。

Isaeva博士的团队已经进一步优化了新材料的合成方案，从而可以更轻松地生产MnBi2Te4单晶。全球研究团队已加入MnBi2Te4中磁性与拓扑相互作用的研究。最近的发现表明，存在更多的MnBi2Te4结构衍生物，这与MTI有关。

“我们见证了依赖于固有磁化强度而不是依靠磁性掺杂方法的新型磁性拓扑绝缘体系列的出现。全球各地的团队之间存在着很多竞争，这也引发了有关该主题的新出版物泛滥。” Jun.-Prof说。 Anna Isaeva博士提到自己团队的三篇后续文章。

参考：MM Otrokov，II Klimovskikh，H。Bentmann，D。Estyunin，A。Zeugner，ZS Aliev，S。Gaß，AUB Wolter，AV Koroleva，AM Shikin和M. Blanco-Rey撰写的“反铁磁拓扑绝缘体的预测和观察” ，霍夫曼（M. Hoffmann），鲁西诺夫（I. Rusinov），余（A. Yu）。Vyazovskaya，S。V. Eremeev，于。M.Koroteev，V.Kuznetsov，F.Freys，J.Sanchez-Barriga，IR Amiraslanov，MB Babanly，NT Mamedov，NA Abdullayev，VN Zverev，A.Alfonsov，V.Kataev，B.Büchner，E.Schwier，S库玛（Kumar），基木拉（A. Kimura），佩塔恰（L. Petaccia），狄桑托（G. Di Santo），维达（RC Vidal），沙特斯（S.Schatz），基斯纳（K.Kißner），恩泽尔曼（M. ，A.Isaeva和EV Chulkov，2019年12月18日，自然。
10.1038 / s41586-019-1840-9arXiv：
1809.07389

量子材料合成与晶体生长研究小组于2019年成立，由德累斯顿工业大学和德累斯顿莱布尼兹固态与材料研究所组成。六月教授Anna Isaeva博士主要研究无机化合物的材料方面，主要是拓扑无关紧要的材料的探索性合成和全面表征。这些发现在很大程度上促进了正在进行的合作项目：德累斯顿合作研究中心1143，卓越集群ct.qmat，优先项目1666和研究培训小组1621。