Tim predvođen Mingdom Li, vanrednim profesorom na MIT-ovom Odseku za nuklearnu nauku i inženjering (NSE), razvio je inovativnu metodu za precizno podešavanje karakteristika kvantnih materijala, koristeći Vejlove polumetale kao primer. Ova tehnika, opisana u radu objavljenom u časopisu Recenzije primenjene fizike, omogućava fino podešavanje Fermi nivoa materijala, ključnog za njihovu optimalnu funkcionalnost.
Vejlovi polumetali su specifična klasa kvantnih materijala sa neobičnim elektronskim strukturama, poznatim kao Vejlovi čvorovi, koji omogućavaju jedinstvene električne osobine. Precizno podešavanje Fermi nivoa — najvišeg nivoa energije koji zauzimaju elektroni u materijalu — može značajno poboljšati performanse materijala.
Umesto dodavanja stvarnih elektrona, istraživači su koristili negativne jone vodonika za doping kristala tantal fosfida (TaP). Ovaj proces pomaže da se Fermi nivo uskladi sa nivoom energije Vejlovih čvorova. Tačnost ove metode omogućava postizanje nivoa Fermija na mili-elektron-volt (mili-eV) preciznosti, što je značajno unapređenje u odnosu na prethodne tehnike.
Za ovu preciznost korišćen je MIT-ov dvostepeni „Tandem“ jonski akcelerator, koji omogućava kontrolu veličine kristala i smanjuje potrebu za tanjim filmovima. Istraživači su razvili teorijski model koji pomaže u određivanju količine vodonikovih jona potrebnih za postizanje željenog nivoa Fermija, čime se pojednostavljuje i ubrzava postupak.
Ova metoda može imati široku primenu u kvantnim materijalima, kao što su superprovodnici i termoelektrični materijali, gde precizno podešavanje Fermijevog nivoa može poboljšati njihove performanse. Takođe, može igrati ključnu ulogu u kvantnom računarstvu i mikroelektronskim uređajima.
Tomas Zak Vord iz Nacionalne laboratorije Oak Ridž naglašava važnost ovog istraživanja, smatrajući da precizno kontrolisanje Fermi nivoa predstavlja važan korak u razvoju novih kvantnih tehnologija i arhitektura mikroelektronskih uređaja.
Zaključak: Nova tehnika za precizno podešavanje kvantnih materijala, razvijena na MIT-u, omogućava postizanje izuzetno visoke tačnosti u podešavanju Fermi nivoa. Ova metoda može imati značajan uticaj na poboljšanje performansi kvantnih materijala i otvaranje novih mogućnosti u oblasti kvantnog računarstva i mikroelektronike.
