Investigating the magneto-transport behavior of the potential topological semimetal MoTe₂

De bijzondere elektronisch gedrag van MoTe2

In de wereld van de kwantumfysica komen enkele van de meest fascinerende ontdekkingen voort uit materialen die zich op onverwachte manieren gedragen. Een van die materialen is de Weyl-semimetalen. In deze systemen kunnen elektronen zich gedragen als massaloze deeltjes, bekend als Weyl-fermionen – iets wat oorspronkelijk voorspeld was in de deeltjesfysica, maar nooit in de natuur is waargenomen. Deze materialen zijn bijzonder omdat hun elektronisch gedrag niet alleen wordt bepaald door hun structuur of samenstelling, maar ook door diepere wiskundige eigenschappen, bekend als topologie.

Anna Carolina Marx Goncalves onderzoekt in haar proefschrift MoTe2, een gelaagd kristal dat van structuur verandert met de temperatuur en waarvan wordt gedacht dat het wisselt tussen een normale elektronische fase en een zogenaamde topologische fase. Door te bestuderen hoe elektrische stromen en magnetische velden met dit materiaal interacteren, krijgt Marx Goncalves inzicht in de ongewone eigenschappen ervan. Zo observeert ze bijvoorbeeld elektrische reacties die niet zouden moeten bestaan zonder een magnetisch veld, en een weerstand die sterk varieert met de stroomrichting – kenmerken die wijzen op de voorspelde topologische aard van dit materiaal.

Deze experimenten tonen aan dat MoTe2 meer is dan alleen een interessant materiaal – het is een veelzijdig platform voor het verkennen van nieuwe natuurkunde. Zijn gelaagde karakter, gecombineerd met zijn gevoeligheid voor temperatuur en externe velden, maakt het ideaal voor het onderzoeken van complex kwantumgedrag. Hoewel we deze exotische elektronische toestanden nog niet direct kunnen "zien", geven transportmetingen sterke aanwijzingen over wat er zich binnenin afspeelt. In de toekomst zou dit kunnen leiden tot nieuwe soorten elektronica en sensoren, gebaseerd op topologische principes.

Anna Carolina Marx Goncalves voerde haar onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Fysica van Nano Devices, met financiering van NWO. Ze vervolgt haar loopbaan als Software Engineer bij Resato Hydrogen Technology.  

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/81073853-c94c-4aec-9e29-7c705d058ed2