Топологические материалы — это вещества с высокой электрической проводимостью на поверхности и изоляционными свойствами в объеме. Их проводимость устойчива к дефектам и примесям, что привлекает внимание ученых в области квантовых вычислений и спинтроники. Висмут долгое время вызывал споры о своей топологичности: эксперименты показывают его топологические свойства, но теоретические расчеты не согласуются.
Физик из Университета Кобе, Фусэя Юки, исследовал висмут и заметил, что его кристаллическая структура спонтанно меняется на поверхности. Это вызвало вопрос о влиянии этих изменений на топологическую природу материала. Моделируя поведение электронов, команда Юки обнаружила, что релаксация поверхности создает иллюзию топологичности, скрывая нетопологические свойства объема.
Таким образом, висмут не является классическим топологическим материалом, но демонстрирует его свойства, что требует пересмотра терминологии. Результаты опубликованы в журнале Physical Review B. Новое исследование ставит под сомнение принцип «объем — граница», показывая, что поверхностная релаксация может нарушать это соответствие, что может быть актуально и для других материалов.
Кристалл висмута с радужной оксидной пленкой и один кубический сантиметр металла / © Alchemist-hp.
Дополнительная информация: Kazuki Koie et al, Topological blocking at the Bi(111) surface due to surface relaxation, Physical Review B (2025). link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.111.L201303 , On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2503.16819
Источники: https://naked-science.ru/article/physics/bi-topology-mystery, https://phys.org/news/2025-05-bismuth-mask-uncovered-implications-quantum.html