O fosforeno azul hospeda um isolador orbital Chern com um efeito Corridor orbital experimentalmente distinto
Isoladores topológicos são isoladores no quantity e condutores na superfície. Esse comportamento é causado pelo acoplamento spin-órbita, propriedade que é mais forte em elementos mais pesados. Portanto, a maioria dos isoladores topológicos são feitos com elementos pesados, como seleneto de bismuto (Bi₂Se₃) e telureto de antimônio (Sb₂Te₃). Nesta pesquisa, os autores introduzem isoladores orbitais de Chern, uma fase topológica na qual o momento angular orbital dos elétrons, ao invés de seu spin, impulsiona a topologia não trivial. Isso permite que o comportamento topológico surja em materiais compostos por elementos muito mais leves, demonstrado usando fósforo azul monocamada, que antes period considerado um isolante trivial.
Os autores apresentam uma estrutura de topologia de espectro de recursos, um método sistemático para identificar e caracterizar materiais com topologia orientada por orbitais. Usando esta abordagem, eles mostram que o fosforeno hospeda o primeiro isolador orbital puro de Chern, onde a topologia orbital é totalmente desembaraçada dos graus de liberdade de spin e vale. Como resultado, o materials exibe um efeito Corridor orbital puro que pode ser experimentalmente distinguido das respostas Corridor de spin e vale, ao contrário dos dichalcogenetos de metais de transição, onde o acoplamento spin-órbita e a física do vale estão interligados.
Como os isoladores orbitais Chern não dependem do acoplamento spin-órbita, eles não são limitados pelos pequenos intervalos de bandas típicos dos isoladores topológicos acionados por acoplamento spin-órbita e podem potencialmente suportar intervalos de bandas maiores em sistemas de elementos leves. Os autores também mostram que a não trivialidade orbital é esperada de forma mais ampla nas monocamadas do Grupo 5A com estruturas curvadas ou enrugadas, expandindo a paisagem de materiais candidatos. Esta pesquisa abre um caminho para a orbitrônica, onde correntes de momento angular orbital, em vez de correntes de spin usadas na spintrônica, podem ser geradas, controladas e aplicadas em futuros dispositivos quânticos e eletrônicos.
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Isoladores topológicos interagentes: uma revisão por Stephan Rachel (2018)