Superkomputer KDM: Zastosowania

Celem projektu są badania dotyczące krystalicznych izolatorów topologicznych. Głównie wąskoprzerwowych półprzewodników z grupy IV-VI tj. SnTe, SnSe, oraz podstawieniowych roztworów stałych: (Pb,Sn)Te i (Pb,Sn)Se. W tej klasie materiałów silne oddziaływania relatywistyczne prowadzą do odwróconego układu elektronowych pasm przewodnictwa i walencyjnego. Powoduje to pojawienie się topologicznych metalicznych stanów powierzchniowych o dyspersji w kształcie stożków Diraca, w których spinowe i orbitalne stopnie swobody elektronów są heliakalnie sprzężone. Są one chronione przez symetrie zwierciadlane kryształu oraz symetrię odwrócenia w czasie Podobne stany obserwowane są również na międzypowierzchniach heterostruktur pomiędzy materiałami posiadającymi różne niezmienniki topologiczne pasm walencyjnych. Interesują nas ich właściwości zależne od kierunku krystalograficznego powierzchni, składu atomowego, temperatury i naprężenia. Topologicznie chronione stany wyższego rzędu pojawiają się również na defektach struktury krystalograficznej, na stopniach atomowych jak również na granicach ziaren krystalicznych. Chcemy kontynuować nasze badania prowadzone dotychczas w ramach projektu „Stany brzegowe w krystalicznych izolatorach topologicznych i ich heterostrukturach” kierowanego przez dr Martę Galicką oraz rozszerzyć je o modelowanie własności nanostruktur takich jak cienkie warstwy i nanodruty. Zwłaszcza te ostatnie wydają się interesujące ze względu na możliwość istnienia chronionych topologicznie jednowymiarowych stanów na krawędziach drutów oraz istnienia stanów Majorany na ich końcach. Wyniki mogą przyczynić się do użycia materiałów topologicznych jako przewodników prądu o unikatowych właściwościach, układów magneto-optycznych i elementów spintronicznych. Rezultaty badań będą publikowane w wiodących czasopismach naukowych i przedstawiane na konferencjach międzynarodowych.