Fysiikkaan keskittyvien tutkijoiden mullistava löytö voi mullistaa kvanttilaskennan ja spintronisten laitteiden alaa. Korkeamman asteen topologisten eristeiden (HOTI) rakenteiden tutkimisen avulla he ovat tunnistaneet ainutlaatuisen pinnan ominaisuuden, joka on yksinomaan näille materiaaleille ominainen. Tämä poikkeuksellinen löytö edistää merkittävästi HOTI:en havaitsemista.
Avainläpimurto piilee ymmärryksessä, miten elektronien spinnin riippuvuus vaikuttaa HOTI-pintojen käyttäytymiseen, mikä johtaa heijastuneen valon polarisaation muutokseen. Tämä kiehtova muutos valon polarisaatiossa voitaisiin hyödyntää HOTI:en esiintymisen kokeelliseen vahvistamiseen todellisissa materiaaleissa.
Kohdistettu huomio on nyt vismuttibromidissa, lupaavassa ehdokkaassa, jonka tutkijat ovat tunnistaneet tämän huomionarvoisen ilmiön tutkimista varten. Bismutbromidin uniikit ominaisuudet ja potentiaali tekevät siitä ihanteellisen alustan HOTI:en olemassaolon osoittamiseksi. Tutkimusryhmä osallistuu tällä hetkellä bismutbromidin suunnitteluun ja kokeiden suorittamiseen löydösten vahvistamiseksi.
Tämän löydön vaikutukset kvanttilaskentaan ja spintronisiin laitteisiin ovat valtavat. Jos HOTI:t vahvistetaan, se voisi avata uusia mahdollisuuksia tiedon tallentamiselle ja käsittelylle, johtaen uskomattoman tehokkaisiin tietokonelaitteistoihin. On kuitenkin tärkeää suorittaa lisää kokeellisia tutkimuksia näiden sovellusten toteutettavuuden varmistamiseksi.
Yhteistyö ja tuki ovat olennaisia tieteellisen tiedon rajojen siirtämisessä. Bismutbromidin ensimmäiset periaatteiden laskelmat suoritettiin Kiinan tiedeakatemian tutkijoiden toimesta, ja eri instituutiot ympäri maailmaa tarjosivat laskennallista tukea. Tutkimus sai tukea arvostetuilta organisaatioilta, kuten Yhdysvaltain energiaministeriöltä, Euroopan unionilta ja kansalliselta tiedesäätiöltä, mikä korostaa maailmanlaajuista kiinnostusta ja yhteistyön ponnisteluja tässä huippuluokan tutkimusalueessa.
Samaan aikaan muiden tutkijoiden avulla HOTI-käsitettä laajennetaan 1D-dipolimomentista monipolimomenttiin. Tämä laajennus on johtanut epätavallisten topologisten eristeiden kehittymiseen, mukaan lukien korkeamman asteen lopullisten topologisten eristeiden havaitsemiseen todellisissa projektioristikoissa. Nämä edistysaskeleet tuovat esiin murto-osien olemassaolon ei-euklidisissa monimuodoissa ja tarjoavat uusia polkuja ymmärtää topologisten estojen vuorovaikutusta todellisessa ja liikemomenttien avaruudessa.
Vaikka nämä löydöt avaavatkin ovia syvemmälle ymmärrykselle HOTI:sta, lisätutkimukset ovat välttämättömiä näiden topologisten tilojen olemassaolon vahvistamiseksi todellisissa materiaaleissa. Seuraavat ratkaisevat askeleet liittyvät kokeiden suorittamiseen bismutbromidilla ja muiden mahdollisten ehdokkaiden tutkimiseen. Mikäli nämä materiaalit osoittavat toivotut HOTI-ominaisuudet, se avaisi valtavan määrän mahdollisuuksia kvanttilaskennassa ja spintronikassa.