Экзотический полупроводник открывает перспективы передачи энергии без потерь

Создание энергосберегающих технологий, это одно из магистральных направлений современной науки. В последние годы много внимания уделяется проблеме утечек при передаче энергии. По ряду оценок такие потери составляют более 10% от всей произведенной энергии.

Сводная команда ученых из института RIKEN и Токийского университета (UT) продемонстрировала новый материал — магнитный топологический изолятор — способный свести потери при передаче энергии к нулю.

Их работа базируется на открытом в 80-е годы так называемом квантовом эффекте Холла. Это явление позволяет образовывать каналы для передачи электричества без рассеивания, но требует громоздких магнитов, способны генерировать магнитное поле, в 100 тыс. раз превосходящее земное по интенсивности. Сотрудники RIKEN/UT сумели обойти это ограничение, использовав экзотический тип полупроводника, для которого был предсказан похожий эффект. Известный под названием аномальный квантовый эффект Холла он порождается взаимодействием магнитных ионов с так называемыми фермионами Дирака (лишенные массы частицы-носители заряда в топологическом изоляторе) в собственном магнитном поле полупроводника.

Созданная установка служит для демонстрации того, что новый тип транспорта без диссипации может быть реализован в прототипных транзисторах. Пока она нуждается для работы в криогенном охлаждении, однако авторы работы, представленной в журнале Nature Physics, надеются, что применение новых материалов улучшит стабильность топологических изоляторов и в будущем сделает возможным их функционирование при комнатных температурах.