A grafén, majd a hasonló szerkezetű kétdimenziós anyagok robbanásszerű megjelenése számos eddig nehezen tanulmányozható, vagy csak elméletben megjósolt fizikai effektus tanulmányozására kínál lehetőséget. Ezek közül az egyik legizgalmasabb a topologikus szigetelő állapot, amely vagy egy háromdimenziós szigetelő anyag felületén, vagy egy kétdimenziós réteg élein alakulhat ki, és egy igen kis térfogatban megvalósuló szinte akadálymentes töltéstranszportot eredményez. A topologikus szigetelő állapothoz elméletileg úgy juthatunk el, ha az amúgy nagyon jól vezető grafénben a szénatomokat nagyobb rendszámú atomokra cseréljük le, amivel a különleges állapothoz szükséges spin-pálya kölcsönhatást megnöveljük. Egy ilyen anyagról számoltak be a Nano Letters folyóiratban megjelent cikkükben Nemes-Incze Péter (EK MFA) és munkatársai, köztük Wigneres kollégáink is.
A nehéz atomokból álló jacutingaite (Pt2HgSe3) a természetben is előforduló ásvány. A grafithoz hasonlóan kétdimenziós, réteges szerkezete van, és az egyes rétegek leválasztása is majdnem olyan könnyű, mint a grafitnál, ahol ezzel a leválasztással állíthatók elő a grafénrétegek. Ugyanakkor a nagy rendszámú atomok jelenléte miatt az erős spin-pálya kölcsönhatás a jacutingaite rétegeiben nagy, 100 meV körüli, tiltott sávot eredményez, így ezek szobahőmérsékleten is szigetelők, míg az éleken a töltéshordozók visszaszórás nélkül, szabadon terjednek. Pásztázó alagútmikroszkópos mérések szerint az élállapotok kb. 0.5 nm szélességűek.
Topologikus szigetelő réteg, vezető élállapotokkal
(A képet köszönjük Nemes-Incze Péternek.)
A kísérletek nagy részét (a pásztázó alagútmikroszkópos felvételeket) az EK MFA “Topológia Nanoszerkezetekben” Lendület Kutatócsoportjában végezték Nemes-Incze Péter vezetésével, az elektronszerkezeti számítások az EK MFA-ban és az ELTE Biológiai Fizika tanszékén készültek, a mintákat a Cseh Földtani Intézet munkatársa állította elő. Wigneres kollégáink, Pekker Áron és Kamarás Katalin Raman-spektroszkópiás mérésekkel járultak hozzá a munkához.
A Nano Letters folyóiratban megjelent cikk elérhetősége: pubs.acs.org
