Language
Country/Area
No result found
Mengapa permukaan isolator topologi dapat menghantarkan listrik, tetapi bagian dalamnya bersifat isolasi?
Isolator topologi merupakan jenis material khusus yang berperilaku sebagai isolator listrik di dalam tetapi bersifat konduktif di permukaan, yaitu sifat yang memungkinkan elektron bergerak hanya di permukaan material. Karakteristik material ini adalah adanya celah energi antara pita valensi dan pita konduksi, yang mirip dengan isolator "biasa" tradisional. Akan tetapi, pita valensi dan pita konduksi isolator topologi "terpilin". Dibandingkan dengan isolator biasa, distorsi ini membuat konversi antara isolator topologi dan isolator biasa menjadi tidak mungkin karena akan menyebabkan tertutupnya celah energi. Dan menghasilkan keadaan konduktif.
Keunikan isolator topologi terletak pada fakta bahwa fenomena ini tidak dipengaruhi oleh gangguan lokal, tetapi muncul dari sifat struktural globalnya.
Hubungan antara isolator topologi dan isolator biasa bersifat kompleks dan menarik, yang melibatkan berbagai invarian topologi dan simetri material. Semua isolator topologi harus memiliki setidaknya simetri U(1), yang biasanya berasal dari kekekalan jumlah partikel. Selain itu, banyak isolator topologi juga mengandung simetri pembalikan waktu. Ini berarti bahwa fungsionalitas keadaan permukaan yang ditunjukkan oleh isolator topologi bersifat ulet dan tidak dapat dihancurkan oleh simetri lokal. Properti ini telah menyebabkan isolator topologi menarik perhatian besar dalam komunitas fisika karena menunjukkan kepada kita jenis perilaku fisik yang tidak tercakup oleh teori material tradisional.
Ilmuwan telah membuat kemajuan dalam studi isolator topologi sejak tahun 1980-an. Di antara semuanya, model teoritis pertama isolator topologi 3D diusulkan oleh Volkov dan Pankratov pada tahun 1985, dan keadaan antarmuka Dirac yang ada dalam struktur HgTe/CdTe diverifikasi secara eksperimental untuk pertama kalinya pada tahun 2007. Dengan kemajuan berbagai penelitian, keberadaan isolator topologi semakin terkonfirmasi, dan potensi penerapannya secara bertahap telah ditemukan, seperti dalam elektronika spin dan desain transistor tanpa disipasi.
Keadaan permukaan isolator topologi memiliki sifat khusus dan dapat diterapkan di banyak bidang sains dan teknologi mutakhir, terutama dalam komputasi kuantum.
Keadaan permukaan isolator topologi tidak hanya dapat mendukung penguncian spin-momentum, tetapi juga dapat menyebabkan munculnya partikel Majorana, terutama ketika superkonduktivitas diinduksi. Keberadaan partikel-partikel ini tidak hanya mendorong pengembangan komputasi kuantum di masa depan, tetapi juga memperluas pemahaman kita tentang materi. Menariknya, fenomena serupa dengan isolator topologi tidak hanya ada dalam sistem kuantum, tetapi bahkan dapat ditemukan di media klasik, seperti isolator topologi fotonik, magnetik, dan akustik.
Menariknya, sifat-sifat isolator topologi terkait erat dengan dimensionalitas dan simetri materialnya. Para ilmuwan telah mulai menggunakan isolator topologi yang mirip dengan "Floquet", yang disimulasikan oleh sistem penggerak berkala dan menunjukkan sifat-sifat topologi yang tidak sepele. Fenomena ini selanjutnya memperluas penelitian tentang isolator topologi dan memberikan ide-ide baru untuk memahami sifat-sifat materi.
Singkatnya, keunikan isolator topologi terletak pada fenomena bahwa permukaannya dapat menghantarkan listrik sementara bagian dalamnya terisolasi. Hal ini memiliki dampak yang mendalam pada ilmu material dan teknologi terapan, menjadikannya material penting yang tidak dapat diabaikan dalam bidang teknologi kuantum. Apakah fenomena ini menunjukkan bahwa kita akan menghadapi perilaku material yang lebih tidak biasa di masa mendatang?
