Fermi Bögen in 2D Material nachgewiesen, Forschungszentrum Jülich eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten von Quantenmaterialien

Fermi Bögen in 2D Material nachgewiesen, Forschungszentrum Jülich eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten von Quantenmaterialien

Jülich, 26. September 2022

Experten des Forschungszentrums Jülich haben erstmalig einen exotischen elektronischen #Zustand, sogenannte Fermi Bögen, in einem topologischen 2D Material nachgewiesen. Das Auftreten von Fermi Bögen in dieser Materialklasse eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten von Quantenmaterialien in der #Spintronik der nächsten Generation und Quantencomputern. Details wurden in #Nature #Communications publiziert.

Abweichungen der Fermi Fläche

Die nachgewiesenen Fermi Bögen sind Abweichungen der sogenannten Fermi Fläche. Letztere beschreibt in der Festkörperphysik die Impulsverteilung von #Elektronen und ist normalerweise eine geschlossene Fläche. Ausnahmen wie Fermi Bögen sind sehr selten und werden oft mit exotischen Eigenschaften wie Supraleitung, negativem Magnetowiderstand und anomalen Quantentransporteffekten in Verbindung gebracht.

Bei dem untersuchten Material handelt es sich um ein topologisches 2D Material. In einem solchen können Wechselwirkungen der Elektronen mit der Kristallstruktur zu exotischen und gleichzeitig robusten Zuständen führen. 2D Materialien sind Materialien, die nur aus einer Schicht von Atomen oder Molekülen bestehen. Ein bekanntes Beispiel ist Graphen das im Vergleich zu herkömmlichem Kohlenstoff exotische physikalische Eigenschaften aufweist.

Eine Schicht #Eisenatome im Blick

Das Material in dieser wissenschaftlichen Arbeit besteht aus einer Schicht aus Eisenatomen. Bei diesen 2D Hybridmagneten werden zusätzliche Phänomene an den Schichtgrenzen beobachtet, wie etwa die chirale Anomalie. Sie birgt weitere Anwendungspotenziale für elektronische Bauelemente. Für ihre Arbeit haben die Forscher Experimente am Elettra #Synchrotron in Triest durchgeführt. Ein internationales Konsortium betreibt dort das spinauflösende #Impulsmikroskop an der Nano ESCA Beamline.