Son yıllarda bilim insanlarının ilgisini, olağandışı ve bölünmüş davranış gösteren yeni bir malzeme çekiyor. Topolojik materyaller olarak adlandırılan bu yapılar, yüzeylerinde içlerinde olduğundan farklı davranış sergileyebiliyorlar. Bu davranış, potansiyel elektronik ve spintronik uygulamalarla ilgilenen teknoloji uzmanlarının ve maddenin yeni halleri üzerinde çalışan bilim insanlarının dikkatini çekiyor.
(Antiferromanyetik bir maddenin X-Ray görüntüsü)
ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE) Argonne Ulusal Laboratuvarı'nda yaptığı araştırmada, bir antiferromanyetik madde olan CoNb3S6'nın oldukça büyük bir anormal Hall etkisine (AHE) sahip olduğu ortaya çıktı. Hall etkisi ise, bir maddenin topolojik materyal olduğunun göstergelerinden biri.
Basit olarak anlatmak gerekirse, bir elektronun bir manyetik alandan geçerken oluşturduğu etki olarak tanımlanan Hall etkisi, tüm elektriksel iletkenlerde gözlemlenebiliyor. Çalışmayı yürüten profesör Nirmal Ghimire ve meslektaşları, CoNb3S6'ya baktı ve beklenmedik bir şey buldu: az manyetik alanlarda çok büyük anormal Hall etkisi.
Yapılan hesaplar ve ölçümler sonucunda Ghimere ve takım arkadaşları, CoNb3S6'nın topolojik bantlar içerdiğini öne sürüyorlar. Argonne Malzeme Bilimi Bölümü Yöneticisi ve çalışmanın ortak yazarı olan John Mitchell konu hakkında şu söylemlerde bulunuyor:
"Topolojik özellikler, malzemenin simetrisinin birleşiminden ve aynı zamanda bu topolojik özellikleri Fermi seviyesine (sıfır sıcaklıkta mevcut en yüksek elektronik enerji durumu) yerleştirmek için doğru elektron konsantrasyonunun birleşiminden kaynaklanıyor. Şimdiye kadar Fermi seviyesine gelebilmek için gerekli topolojik özellikleri gösteren sadece birkaç materyal bulundu. Daha fazlasını bulmak içinse fizik ve kimya bilimlerinin oldukça çalışması gerekiyor."
Mitchell'e göre keşif, gelecekte malzeme bilimindeki gelişmenin önünü açabilir. "Artık bu tarz özellikleri gösteren materyaller için kullanabileceğimiz bir ölçü var. CoNb3S6 iki boyutlu malzemelerin en önemli üyelerinden biri. Bu yüzden yeni topolojik maddelerinin keşfedilmesine yeni bir kapı açabilir."
