Yeni araştırmalar grafenin olağandışı fonon spektrumunu dikkate değer bir bütünlükle ortaya koyuyor.
Kristalleşme sırasında atomlar geniş enerji bantlarına ayrılır. Kristalin elektriksel özellikleri bu seviye yayılımı tarafından belirlenir, ancak bu tek değildir. Atomların uzayda nasıl düzenlendiği de önemlidir ve bazı nadir durumlarda bir kristal, bantlara “topolojik” özellikler kazandıran belirli simetrilere sahip olabilir.
Fononların bir kristal içindeki hareketi, tıpkı elektronlarınki gibi topolojik özelliklere de sahip olabilen bant yapısı tarafından kontrol edilir. Topolojik elektronlara sahip olduğu zaten gösterilmiş olan grafenin topolojik fononlara da sahip olduğunu tespit etmek için Çin Fizik Enstitüsü’nden Jiade Li ve arkadaşları özel bir tür elektron spektroskopisi kullandılar.
Topolojik malzemeler, kusurlardan veya diğer yerel pertürbasyonlardan etkilenmeden Majorana kuasipartiküllerini ve dağılmayan yüzey akımlarını barındırma yeteneği de dahil olmak üzere bir dizi dikkate değer özelliğe sahiptir. Bunun nedeni, bant yapısının yerel topografyasından ziyade küresel topolojisinden kaynaklanmalarıdır. Li ve meslektaşları, grafenin tam fonon bant yapısını haritalamak için elektronların bir yüzeyden sıçradıklarında momentumun bir göstergesi olarak kaybettikleri enerjiyi analiz eden bir yöntem kullandılar. Rezonanslı bir fonon elektronların daha fazla enerji kaybetmesine neden olur.
Fonon bantları kesiştiğinde ortaya çıkan iki tür topolojik özellik olan Dirac noktaları ve düğüm halkaları, ekibin ayrıntılı haritasında bulunabilir. Topolojik fononların varlığı her zaman kesişmelerin ve topolojik özelliklerin çakışması ile ima edilmez. Ancak Li ve arkadaşları, haritaları teoriden elde edilene çok benzediği için onları gördüklerinden eminler. Fonon diyotları ve diğer “fononik” cihazlar yaratmak için araştırmacıların bir sonraki hedefi topolojik fononik kenar durumlarını bulmak.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v16/s126
