微波阻抗显微镜拍摄的二碲化钨图片。明亮的锯齿形线表明在单层二碲化钨的边缘有精确的传导特征。
Yongtao Cui为加州大学河滨分校的物理学和天文学助理教授。
单层二碲化钨薄片设置于二氧化硅/硅基板上，并被氮化硼薄片覆盖，以防止其降解。
《科学进展》杂志报道，加州大学河滨分校和华盛顿大学的科学家首次直接拍摄了单层二碲化钨的“边缘传导”图像。二碲化钨是一种新型的二维拓扑绝缘体和量子材料，其研究是学术界的热点之一。这项研究使得利用边缘传导特性制造节能电子设备成为可能。
拓扑绝缘体是一种特殊材料，其内部是绝缘体，而其边缘却因为本身的拓扑性质而导电，从而产生了“拓扑边缘导电”的特性。拓扑学是对几何图形或固体性质的数学研究，拓扑学性质不会因拉伸或弯曲而改变。将拓扑学概念应用到电子材料领域会发现包括拓扑边缘传导在内的诸多有趣现象。拓扑边缘传导通道的工作原理就像为电子铺设的高速公路，它允许电子在几乎零阻力的情况下运动。此外，由于边缘通道非常窄，电子设备得以进一步小型化。
项目领头人、加州大学河滨分校物理学和天文学助理教授Yongtao Cui说：“很多材料已经被证明是三维拓扑绝缘体，但二维拓扑绝缘体非常罕见。最近的一些实验证实，单层二碲化钨是第一种原子级的二维拓扑绝缘体。对于三维拓扑绝缘体而言，导电现象出现在其表面，对于二维材料，这种导电特性仅仅存在于其边缘。”Cui等使用微波阻抗显微镜(MIM)对单层二碲化钨的边缘传导进行了直接成像，证实了这种颇具前景的材料确实具有边缘传导特性。Cui说：“在实验过程中，我们除了发现了单层二碲化钨的边缘导电特性外，还发现由于缺陷(如裂纹)的存在，导电通道可以延伸到材料内部。这为利用机械或化学手段控制和设计这种传导通道指明了新方向。”
目前，Cui等已经在探索操控单层二碲化钨的边缘传导通道及其拓扑物理学性质的新方法。他说：“我们正在进行单层二碲化钨与其他二维材料的叠加实验以及利用机械和化学方法来创建传导通道网络的尝试。MIM技术为科研人员研究拓扑材料中的传导通道提供了强有力的支持。”
编译：德克斯特
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