В статье, опубликованной онлайн журналом Nature Nanotechnology два дня назад, коллектив авторов из Университетов Пердью (штат Индиана) и Остина (штат Техас) показал, что магнитное поле можно использовать для включения и выключения запрещённой зоны в нанолентах топологического изолятора (ТИ), теллурида висмута, охлаждённых до –273 °С.

Если заставить электроны двигаться по кольцу (внешнему контуру поперечного сечения наноленты) в двух направлениях, влево и вправо, встречаясь они будут взаимодействовать конструктивно или деструктивно, в зависимости от разницы фаз, создаваемой магнитным полем, что приводит к высокой или низкой проводимости.

На поверхностях ТИ исследователи впервые продемонстрировали разновидность таких колебаний (эффект Ааронова-Бома), индуцируя у электронов состояние спиновой спирали. Результатом стала способность переключаться от конструктивной интерференции в деструктивной и обратно.

По заявлению авторов, это стало решающим доказательством того, что измерялись именно электроны со спиральным спином. Также было показано, что такие колебания являются функцией «запирающего напряжения» и предоставляют новый способ переключения между высокой и низкой проводимостью. Переключение происходит когда в окружность наноленты укладывается целое число квантовомеханических (фермиевских) длин волн.

Как считают участники работы, она является важным этапом на пути к созданию новых спинтронных устройств и квантовых компьютеров, устойчивых к воздействию внешней среды.