Ressort Presse

• von Ulrike Eichweber
• 21.09.2021

Dreidimensionale topologische Isolatoren können elektrischen Strom auf ihrer Oberfläche widerstandsfrei leiten. Dieser Effekt ist aber schwer messbar. Forschenden der Universität Bielefeld, des Leibniz-Instituts Dresden und der UDE ist dies nun gelungen. Ihre Studie wurde im Fachmagazin Small veröffentlicht.

Physiker:innen der Uni Bielefeld konnten topologische Isolatoren auf Basis winzig kleiner Nanopartikel entwickeln und so den Ladungstransport auf der Oberfläche nachweisen. Dazu wurden zunächst in der Arbeitsgruppe von Prof. Schulz des Center for Nanointegration (CENIDE) der UDE die Materialproben hergestellt – mit viel Aufwand: Die Nanopartikel müssen z.B. sehr saubere Oberflächen haben und dürfen nicht mit der Umgebung reagieren. Durch das spezielle Materialdesign gelang es den Forschenden, Eigenschaften sichtbar zu machen, die bislang nur in der Theorie bekannt waren.

Ergänzt wurden die Untersuchungen durch die Terahertz-Spektroskopie des Forschungsteams um CENIDE-Prof. Martin Mittendorff. Dabei wurde eine Probe mit elektromagnetischen Wellen im Terahertz-Bereich angeregt und die reflektierte Strahlung gemessen.

Ein wichtiger Schritt in der Grundlagenforschung

„Unsere Studie zeigt, dass sich dreidimensionale topologische Isolatoren in makroskopischer Größe und bei vergleichsweise hohen Temperaturen realisieren lassen. Das ist ein wichtiger Schritt in der Grundlagenforschung, der auch für potenzielle Anwendungen wichtig sein könnte – davon sind wir allerdings noch weit entfernt“, erklärt Prof. Gabi Schierning von der Uni Bielefeld. Sie könnten zum Beispiel in Quantencomputern zum Einsatz kommen.

Im Bild: Aufnahmen mit einem Rasterkraftmikroskop zeigen die Oberfläche eines Bismut-Tellurid-Pellets im Querschnitt (links) sowie den elektrischen Stromfluss (mittig). Die Überlagerung der Aufnahmen (rechts) macht deutlich, dass der Strom vor allem entlang der Kanten und Grenzflächen fließt.

Weitere Informationen:
https://ekvv.uni-bielefeld.de/blog/pressemitteilungen/entry/mit_winzigen_nanopartikeln_zu_besserem
https://ekvv.uni-bielefeld.de/blog/uninews/entry/tiny_nanoparticles_improve_charge_transport