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半金屬二碲化鎢的原子薄層沿著晶體邊緣的狹窄的一維通道無損傳導電，因此，這種材料是一種二階拓撲絕緣體。通過獲得這種行為的實驗證明，巴塞爾大學的物理學家們擴大了拓撲超導候選材料庫。這一發現已經發表在《Nano Letters》雜誌上。
拓撲絕緣體代表了一個關鍵的研究領域，因為它們有可能被用作未來電子學中的超導體。這類材料在內部表現為絕緣體，而它們的表面則具有金屬特性，可以導電。因此，拓撲絕緣體的三維晶體在其表面導電，而內部卻沒有電流可以流動。此外，由於量子力學的原因，表面上的導電性幾乎是無損耗的。
除了這些材料之外，還有另一類被稱為二階拓撲絕緣體。這類三維晶體具有導電的一維通道，只沿著某些晶體邊緣運行。這類材料特別適合於量子計算領域應用。
專家們認為，半金屬鉍具有二階拓撲材料的某些特性。此外，研究人員還從理論上預測，另一種半金屬二碲化鎢(WTe2)的原子薄層會像二階拓撲絕緣體一樣，換句話說，它們會在邊緣處無損地導電，而其餘部分則像絕緣體一樣。
由巴塞爾大學物理系和瑞士納米科學研究所的Christian Schnenberger教授領導的團隊現在已經分析了由1到20層之間的微小二碲化鎢組成的晶體。為了確定這種材料的電學特性，他們在施加磁場之前，將超導觸頭貼在上面。由於該材料對氧化很敏感，研究人員在一個特殊的低氧箱中工作，並將二硫化鎢塗上另一種在空氣中穩定的晶體。
通過分析主晶體內的電流流動，科學家們檢測到了許多緩慢衰減的振蕩。"而均勻的電流分布會導致快速衰減的振蕩，而極度導電的邊緣狀態會產生像我們測量到的那樣的強烈振蕩、緩慢衰減的電流，"該研究的第一作者、物理系的Artem Kononov博士解釋道。"對我們的結果唯一可能的解釋是，很大一部分電流沿著狹窄的邊緣流動。"
"這些觀察結果支持了理論上的預測，即二硫化鎢是一種高階拓撲材料。這為拓撲超導性開闢了新的可能性，這可能會在量子計算等領域得到應用。"作為ERC項目的一部分，Christian Schnenberger正在研究某些二維材料堆中的拓撲超導性。
論文標題為《One-Dimensional Edge Transport in Few-Layer WTe2》。