Topologische Materialien werden umschaltbar

Forscher der Technischen Universität Wien (TU Wien) haben sogenannte topologische Zustände bei einem Material erstmals gezielt ein- und ausgeschaltet. Verwendet wurde dafür ein spezielles Material aus Cer, Bismut und Palladium. In diesem Material wurde exotisches topologisches Verhalten nachgewiesen, indem die elektrischen oder thermischen Eigenschaften des Materials genau gemessen wurden.

Die Messungen zeigen, dass diese elektrischen und thermischen Eigenschaften tatsächlich robust sind, wie man das von topologischen Materialeigenschaften erwartet. Mit einem äußeren Magnetfeld kann man diese topologischen Eigenschaften kontrollieren. Man kann sie an einem gewissen Punkt sogar völlig zum Verschwinden bringen. Wir haben also stabile, robuste Eigenschaften, die man gezielt ein- und ausschalten kann, so TU-Wien-Forscherin Silke Bühler-Paschen.

Möglich werde diese Kontrolle durch die innere Struktur der Anregungen, die für den Ladungstransport zuständig sind: Sie tragen laut der Expertin nicht nur elektrische Ladung, sondern auch ein magnetisches Moment - und dadurch sei es möglich, sie durch ein Magnetfeld umzuschalten.

Viele Anwendungsoptionen

Das Schalten kann man sich so vorstellen, dass diese Ladungsträger, wenn man ein immer stärkeres äußeres Magnetfeld anlegt, immer näher aneinandergeschoben werden, bis sie einander treffen und sich gegenseitig auslöschen - ähnlich wie ein Materieteilchen und ein Antimaterieteilchen, wenn man sie miteinander kollidieren lässt, so Bühler-Paschen.

Möglicherweise könnten die umschaltbaren topologischen Zustände für die Sensor- oder Schalttechnik genutzt werden, erklärt die Fachfrau. Gerade weil die Anregungen im Material so langsam sind und daher eine sehr geringe Energie haben, sind sie besonders interessant, heißt es. Auch neue Anwendungen in der Elektronik, bis hin zum Quantencomputer sind vorstellbar. (pte)

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