20. Dezember 2019

Neues Quantenmaterial: Mangan-Bismut-Tellurid

Ein internationales Konsortium von Chemikern und Physikern entdeckte eine neue Art von Quantenmaterial mit intrinsisch magnetischen und topologischen Eigenschaften: Das Mangan-Bismut-Tellurid. Für Anwendungen in der Spintronik, im zweidimensionalen Magnetismus und Quantentransport ist das Quantenmaterial besonders interessant, weil es ohne Dotierung und starke äußere Magnetfelder auskommt.

Seit ihrer Entdeckung im Jahr 2009 sind topologische Isolatoren ein heißes Eisen der Materialphysik. Sie zeichnen sich besonders dadurch aus, dass sie gleichzeitig als Isolatoren und als elektrische Leiter agieren können. Während im Inneren der Kristalle ein elektrisch isolierender Zustand herrscht, sind die Kristalloberflächen elektrisch leitend. Das große wissenschaftliche Interesse an topologischen Isolatoren rührt von den neuen Quantenzuständen, die in diese Materialklasse beobachtet werden können. Als eine Art Brutstätte für neuartige Quasiteilchen und exotische Quantenphänomene sind sie sowohl für die theoretische Beschreibung als auch für die Synthese und experimentelle Untersuchung eine große Herausforderung.

Besondere Anstrengungen werden unternommen, um die Wechselwirkung topologischer Phasen in magnetischen topologischen Isolatoren zu untersuchen. Forscher des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) und der TU Dresden entwickelten dazu eine Technik, mit der die ersten Einkristalle des magnetischen topologischen Materials Mangan-Bismut-Tellurid gezüchtet wurden. Diese Substanz ähnelt strukturell dem Klassiker der topologischen Isolatoren, Bismut-Tellurid, weist jedoch zusätzlich ein periodisches Untergitter von Mangan-Atomen auf.

Mehr über das Quantenmaterial „Mangan-Bismut-Tellurid“ lesen sie in den Nachrichten des Leibniz IFW Dresden.


Foto ©A. Isaeva, TU Dresden/IFW Dresden: Einkristall des Materials Mangan-Bismut-Tellurid von knapp einem Millimeter Länge. Es ist der erste antiferromagnetische topologische Isolator.

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