Разнообразные свойства — от полуметаллических и полупроводниковых до металлических, обнаружила у новых соединений на основе сурьмы и гадолиния команда исследователей из Уральского федерального университета (УрФУ) и Уральского отделения (УрО) РАН, 19 октября сообщает пресс-служба УрФУ.

Топологические особенности, которыми, как оказалось, обладают некоторые из новых соединений, часто выражаются в гигантском магнитосопротивлении и аномальных электронных характеристиках. Все эти уникальные свойства делают эти материалы перспективными для создания квантовых транзисторов, детекторов, диодов и др.

Результаты исследования свойств таких соединений уральские ученые представили в статье «Семиметаллическое, полуметаллическое, полупроводниковое и металлическое состояния в соединениях Gd-Sb», опубликованной в International Journal of Molecular Sciences.

Сотрудник лаборатории электронного и ядерного резонанса УрФУ, заведующий лабораторией оптики металлов Института физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН Алексей Лукоянов пояснил задачу, которую решали исследователи:

«Насколько нам известно, ранее не проводились систематические исследования электронных свойств соединений на основе сурьмы и гадолиния, однако они обладают рядом привлекательных свойств для применения в оптоэлектронных приложениях. Например, полуметаллический характер проводимости сурьмы и редкоземельных металлов связан с малой концентрацией носителей тока в этих соединениях. А топологические особенности проявляются в аномальных свойствах материалов. В практическом плане эти соединения интересны для создания магниточувствительных элементов датчиков различного назначения или, например, фотогальванических или фотоэлектрических устройств».

Топологические полуметаллы отличаются от обычных тем, что последние проводят электричество и при низких, и при высоких температурах. А у топологических электрическая проводимость проявляет себя иначе.

«Исследованные нами интерметаллические соединения на основе сурьмы и гадолиния обладают как полуметаллическими, так и полупроводниковыми или металлическими свойствами. В последнем случае для изученного соединения получены высокие значения спиновой поляризации — это значит, что такое вещество способно проводить спиновый ток, который необходим для создания квантовых устройств, а также устройств для записи и хранения данных. Однако для этого предстоит провести большой объем фундаментальных и прикладных работ», — сообщил Алексей Лукоянов.

Исследование физических свойств соединений на основе сурьмы и гадолиния ученые проводили с использованием теоретического подхода ab initio, то есть использовали в качестве входных данных в расчете физические константы. Такой подход к моделированию структуры и свойств материалов позволяет получить высокую точность результатов.