리서치 하이라이트

위상학적 표면 상태의 보호 작용

Nature 460, 7259

기하학적 절연체(topological insulator)는 스핀-궤도 결합(spin-orbit coupling)으로 알려진 상대성 효과(relativistic effect)가 그래핀(graphene)으로 알려진 2차원 카본 시트(carbon sheet)의 상대성 입자와 매우 유사한 디락 유사 표면 상태(Dirac-like surface state)를 포함한 벌크 절연 갭(bulk insulating gap)을 가지고 있다. 그래핀에 있는 기존의 디락 페르미온(Dirac fermion)과는 달리, 가설에서는 이러한 새로운 이차원적 표면 상태가 스핀트로닉스와 양자 컴퓨터를 위한 특성인 위상학에 의한 흩어짐으로부터 보호되는 고유의 각 운동량(angular momentum)을 가지고 있는 것으로 제안되어 왔다. 최근 서로 다른 두 연구 그룹에서 발표한 연구 결과를 통해서 이러한 예측이 사실로 밝혀졌다. Hsieh 등은 스핀 및 운동량 분해 분광광도계 이미지 분석을 통해서 비스무트를 기반으로 하는 위상학적 절연체의 그래핀 유사 상태에 대한 스핀-편광 특성을 증명하였으며, 이러한 위상학적 절연체의 위상학적 전송 방식이 화학적인 조작을 통해서 조정 가능한가를 조사 하였다. Roushan 등은 비록 강력한 원자 스케일 혼란 상태, 정반대 모멘텀과 정반대 스핀을 가진 표면 상태간의 후방산란이 존재함에도 불구하고, 스캐닝 터널링(scanning tunnelling) 및 각 해상 광방출 현미경(angle resolved photoemission microscopy)을 이용하여 스핀트로닉스와 양자 컴퓨터 응용에 유용한 특징을 확인하고자 하였다.