Video 1:Una secuencia de escaneos de temperatura para diferentes voltajes de compuerta trasera V bg incrementado de -8 V a 8 V a 4,2 K, B z =1 T, y V tg =8 V.Se impulsa una corriente Idc desde la constricción inferior a uno de los contactos superiores y el valor de la corriente se ajusta con Vbg para mantener la potencia total disipada en la muestra de R 2p I corriente continua 2 =10 nW. La quiralidad del sistema es en sentido antihorario para niveles negativos de Landau y en sentido horario para niveles positivos de Landau. En el video, se puede observar la evolución de los procesos de generación de entropía, visibles como anillos afilados a lo largo de los bordes, y la evolución de los procesos de generación de trabajo, que aparecen en forma de características más grandes y borrosas. Con factores de llenado grandes | ν | ≥ 10, Los anillos de "entropía" predominantemente aguas abajo son visibles a lo largo del borde inferior de la muestra a la derecha (izquierda) de la constricción para ν negativo (positivo). En este caso, el número de canales descendentes es significativamente mayor que el de canales ascendentes reconstruidos en el borde. Como resultado, los canales están mejor equilibrados y, por lo tanto, hay menos retrodispersión y menos trabajo realizado a lo largo de los bordes. En esta situación, la mayor parte del trabajo se realiza en la constricción y los portadores energéticos inyectados en la constricción fluyen aguas abajo y pierden su exceso de energía a través de la emisión de fonones resonantes en los defectos atómicos visibles como los anillos de "entropía". Estos anillos se desintegran a una distancia de ~ 15 µm de la constricción. En | ν | ≲ 10, Los arcos de "trabajo" comienzan a aparecer además de los anillos de "entropía" a lo largo de las direcciones aguas abajo y aguas arriba y la quiralidad se pierde gradualmente. Este comportamiento se origina en la retrodispersión entre canales no topológicos contrapropagantes que dan como resultado la generación de trabajo a lo largo de los canales que dan lugar a arcos. Este trabajo, generado a lo largo de toda la longitud de los canales en lugar de en la constricción, en ahora la fuente de energía dominante que "alimenta" los anillos de "entropía", explicando la ausencia de decaimiento en la intensidad del anillo y la ausencia de quiralidad. Esta disipación distribuidos en toda la longitud de los bordes, se vuelve más prominente en el LL más bajo, nLL =0, donde no hay canales de borde topológicos. Sin embargo, la mayor parte de la corriente todavía fluye a lo largo de los bordes debido a la presencia de uno o más pares de canales de borde no topológicos contrapropagantes. En este estado metálico así como en estados metálicos LL superiores, en lugar de la retrodispersión comúnmente asumida entre los bordes opuestos de la muestra, la mayor parte de la retrodispersión se produce entre los canales de contrapropagación dentro de los bordes. Esta es la razón por la que en Video V1, apenas observamos disipación en la masa a cualquier valor de Vbg, excepto muy cerca del punto de neutralidad de carga, donde la disipación total en la muestra alcanza un máximo revelando anillos apenas visibles a lo largo de los bordes internos de los orificios cuadrados (ν =-0,14 marco). Crédito:Instituto de Ciencias Weizmann
Al combinar nuestro nano-SQUID en la punta con las mediciones de la puerta de escaneo en la fase cuántica Hall del grafeno, pudimos medir e identificar el trabajo y los procesos de disipación de calor por separado. Las mediciones muestran que la disipación se rige por la diafonía entre pares contrapropagantes de canales aguas abajo y aguas arriba que aparecen en los límites del grafeno debido a la reconstrucción de los bordes.
En lugar de calefacción local Joule, sin embargo, el mecanismo de disipación comprende dos procesos distintos y separados espacialmente. El proceso de generación de trabajo del que obtenemos imágenes directamente y que implica la tunelización elástica de los portadores de carga entre los canales cuánticos, determina las propiedades de transporte pero no genera calor local.
El proceso de generación de calor y entropía visualizado independientemente, a diferencia de, ocurre de manera no local sobre la dispersión resonante inelástica de defectos atómicos individuales en los bordes del grafeno (ver también nuestro trabajo anterior), sin afectar el transporte. Nuestros hallazgos ofrecen una visión crucial de los mecanismos que ocultan la verdadera protección topológica y sugieren lugares para diseñar estados cuánticos más robustos para aplicaciones de dispositivos. A continuación se muestran secuencias de escaneos medidos en diferentes dispositivos de grafeno a 4,2 K.
