Научная проблема - Прогнозирование и создание синтетических слоистых магнитных топологических систем на основе топологических изоляторов и графена с возможностью широкой контролируемой модификации электронной структуры и поверхностных свойств за счет реализации концепции объемного и поверхностного топологического фазового перехода (между топологической и тривиальной фазой, а также между топологическими фазами, характеризующимися различным топологическим инвариантом).
Решение данной научной проблемы для топологических изоляторов (ТИ) будет реализовываться в системах на основе недавно синтезированного магнитно-упорядоченного топологического изолятора MnBi2Te4 путем контролируемого локального замещения в первом поверхностном семислойнике (а также во всем объеме) атомов с большим атомным спин-орбитальным взаимодействием на атомы с малым спин-орбитальным взаимодействием, частичной заменой атомов магнитных металлов на атомы немагнитных элементов и атомов других магнитных металлов - с целью достижения состояния соответствующего топологического фазового перехода (ТФП), обеспечивающего возможность глубокой модуляции электрофизических и магнитных свойств в формируемых системах. При этом широко будет использоваться концепция поверхностного ТФП. При реализации поверхностного ТФП граница между топологической и тривиальной фазой сдвигается от границы между кристаллом и вакуумом в область между первым и вторым семислойником, т.е. в область локализации топологических поверхностных состояний. Это приведет к существенной модификации электро-физических, магнитных и транспортных свойств поверхности (с переходом между топологической и тривиальной фазой в поверхностном семислойнике) с сохранением общих топологических свойств объема. Помимо глубокой и контролируемой модуляции поверхностных свойств реализуемых систем, это также дает широкие возможности создания систем с набором локальных поверхностных областей (доменов) с существенно различными (контролируемыми) физико-химическими свойствами, формируемых на одной общей подложке, характеризуемой топологическими свойствами, с использованием свойств границ между этими доменами для создания нового типа микрочипов с новыми уникальными свойствами.
Проект будет направлен на создание и изучение новых синтетических слоистых систем с реализацией идеи поверхностного ТФП путем вариации стехиометрии поверхностного слоя в сравнении с системами с объемным ТФП с целью поиска наиболее оптимальных систем и принципов их формирования для использования в квантовых технологиях. Существенное вниманием в рамках выполнения проекта будет также направлено на создание и изучение аналогичных синтетических слоистых систем на основе монослоев графена и монослоев магнитных металлов и металлов с высоким атомным спин-орб�