Kymmenen vuotta vanha teoria on toteutunut: 2D-topologinen materiaali toteutettu
Jyväskylän yliopiston ja Aalto-yliopiston tutkijat ovat toteuttaneet kokeellisesti kaksiulotteisen topologisen kide-eristeen. Tämä kvanttimateriaalityyppi on ollut teoreettisesti tunnettu jo yli kymmenen vuotta, mutta käytännön soveltaminen on viivästynyt materiaalien rajoitteiden vuoksi.
Kaksiulotteinen topologinen materiaali, jota on etsitty vuosia, on nyt toteutettu tutkimusyhteistyön tuloksena. Tutkimusta johti Jyväskylän yliopiston apulaisprofessori Kezilebieke Shawulienu, ja se toteutettiin yhteistyössä Aalto-yliopiston tutkimusryhmien kanssa (professori Peter Liljeroth ja professori Jose Lado). Tutkimusryhmä loi materiaalin kasvattamalla atomaarisen ohuen tinatelluridikalvon (SnTe) niobiumdiselenidisubstraatille (NbSe₂).
Molekyylisuihkuepitaksiaan perustuvan materiaalikasvatuksen jälkeen tutkijat karakterisoivat järjestelmän sähköiset ominaisuudet atomitasolla matalan lämpötilan tunnelointimikroskopian avulla. SnTe saarekkeiden reunoilla havaittiin johtavia reunatiloja; nämä ovat topologisten kide eristeiden tunnusmerkkejä, jotka ovat kidehilan symmetrian suojaamia.
Jännitys avainasemassa topologisten reuna-tilojen hallinnassa
Reuna-tilat muodostuivat SnTe-kalvon sähköisen energia-aukon sisälle. Mittaukset osoittavat, että SnTe-kalvo kokee alla olevan substraatin aiheuttaman puristusjännityksen, jolla on ratkaiseva merkitys topologisen faasin vakauttamisessa. Tulokset osoittavat, että topologisia reunatiloja voidaan säätää jännityksen avulla, mikä tarjoaa keinon hallita niiden sähköisiä ominaisuuksia.
Kohti nanomittakaavan laitteita
Kvanttimekaaniset simulaatiot vahvistavat havaittujen reunatilojen topologisen alkuperän. Tutkijat selvittivät myös viereisten reunatilojen välistä vuorovaikutusta ja paljastivat sähköstaattisen vuorovaikutuksen ja kvanttitunneloinnin yhdistelmän aiheuttamat energiasiirtymät.
Reunatilat elävät on poikkeuksellisen suuressa energia-aukossa (0.2 eV) ja siksi topologisten ominaisuuksien odotetaan säilyvän myös huoneenlämpötilassa. Tulokset tarjoavat uuden kokeellisen alustan jännityksen avulla säädettävien kaksiulotteisten topologisten tilojen tutkimiseen ja voivat mahdollistaa tulevia edistysaskeleita spin-pohjaisessa elektroniikassa ja nanomittakaavan laitteissa.
Tutkimus on julkaistu Nature Communications -lehdessä.
Artikkelin tiedot:
- Strain-induced two-dimensional topological crystalline insulator in bilayer SnTe, Nature Communications, 21.1.2026
-
DOI numero: https://doi.org/10.1038/s41467-025-67520-y
-
Linkki artikkeliin: https://www.nature.com/articles/s41467-025-67520-y
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Apulaisprofessori Kezilebieke Shawulienu, kezilebieke.a.shawulienu@jyu.fi
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
Linkit
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Kevään 2026 ensimmäinen yhteishaku: Jyväskylän yliopiston uudet kandidaattiohjelmat kiinnostivat22.1.2026 11:00:29 EET | Tiedote
Syksyllä 2026 alkavat Jyväskylän yliopiston englanninkieliset ohjelmat houkuttelivat jälleen runsaasti kansainvälisiä ja kotimaisia hakijoita. Kevään 1. yhteishaussa oli haettavana 20 kansainvälistä maisteriohjelmaa sekä kaksi kandidaattiohjelmaa Jyväskylän yliopiston kuudesta tiedekunnasta.
Uusi verkkomedia monipuolistaa koulutuskeskustelua tutkimustiedolla22.1.2026 08:00:00 EET | Tiedote
Koulutuksesta on avoin verkkomedia, joka popularisoi koulutustutkimusta ja tarjoaa kentän toimijoille, päättäjille, vanhemmille ja muille koulutuksesta kiinnostuneille tuoreita näkökulmia koulutukseen ja oppimiseen.
THE-ranking 2026: Jyväskylän yliopisto säilytti vahvat tieteenalasijoitukset21.1.2026 10:00:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston kasvatustieteellinen tutkimus arvioitiin sijalle 126–150 maailmassa tutkimuspainotteisia yliopistoja vertailevalla Times Higher Education – World University Rankings –tieteenalakohtaisella listalla. Sijoitus oli sama kuin viime vuonna. Myös sijoitus Suomen kakkosena säilyi edellisvuodesta. Listalle pääsi 830 yliopistoa.
Väitös: Varhaiskasvatuksen opettajan katse tukee pienten lasten osallistumista vuorovaikutukseen leikin aikana (Isotalo)21.1.2026 08:44:33 EET | Tiedote
Kun alle 3-vuotias lapsi ei vielä osaa pukea ajatuksiaan ja tunteitaan sanoiksi, opettaja turvautuu katseeseen. Väitöstutkimuksessaan KM Susanna Isotalo hyödynsi silmänliiketeknologiaa, jonka avulla pystytään tuottamaan tietoa opettajan katseen kohdistumisesta vuorovaikutustilanteissa leikin ja ohjatun toiminnan aikana.
Uusi professori Leena Paakkari: “Nuoret kohtaavat yhä enemmän virheellistä terveystietoa verkossa”21.1.2026 07:00:00 EET | Tiedote
Liikuntatieteellisen tiedekunnan uusi professori Leena Paakkari tutkii lasten ja nuorten terveyttä, terveyskäyttäytymistä ja niihin liittyviä eriarvoisuuden kysymyksiä. Tulokset osoittavat, että mielenterveyden haasteet, kuormittuneisuus ja heikko terveyden lukutaito kietoutuvat usein toisiinsa ja koskettavat samoja nuoria. Paakkari on aloittanut terveyden ja liikunnan edistämisen professorina Jyväskylän yliopistossa 1.1.2026.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme