02 de abril de 2024 (Noticias de Nanowerk) Se han descubierto fases topológicas duales en un cristal monocapa intrínseco, un hallazgo que revela propiedades nuevas y únicas de flexión de reglas en un material cuántico, informó recientemente en la revista un equipo internacional de científicos dirigido por físicos del Boston College. Naturaleza (“Aislador Hall de espín cuántico dual mediante correlaciones ajustadas por densidad en TaIrTe4"). El descubrimiento de una doble aislante topológico introduce un nuevo método para crear minibandas planas topológicas a través de interacciones electrónicas, que ofrecen una plataforma prometedora para explorar fases cuánticas exóticas y electromagnetismo, informó el equipo. “Hemos producido experimentalmente muestras atómicamente delgadas y de alta calidad de TaIrTe4 y desarrolló los dispositivos electrónicos correspondientes”, dijo Qiong Ma, profesor asistente de física del Boston College, autor principal del informe. "Lo que es particularmente intrigante es nuestro descubrimiento no sólo de uno, sino de dos estados topológicos aislantes, más allá de las predicciones de la teoría".
Dirigido por el físico Qiong Ma del Boston College, un equipo internacional que trabaja con cristales gruesos de un solo átomo encontró TaIrTe4La transición entre los dos estados topológicos distintos de aislamiento y conducción. El material exhibió conductividad eléctrica cero dentro de su interior, mientras que sus límites siguen siendo conductores. La investigación del equipo determinó que los dos estados topológicos tienen orígenes dispares. Las nuevas propiedades pueden servir como una plataforma prometedora para explorar fases cuánticas exóticas y electromagnetismo. (Imagen: Qiong Ma, Boston College) Los hallazgos introducen un efecto novedoso que el equipo llama aislante topológico dual o aislante Hall de espín cuántico dual, dijo Ma. Capas bidimensionales excepcionalmente delgadas de un material cristalino llamado TaIrTe4, creados a partir de tantalio, iridio y telurio, fueron el foco de atención del equipo de científicos de BC, MIT, la Universidad de Harvard, UCLA, Texas A&M, la Universidad de Tennessee, la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur, la Academia de Ciencias de China y la Universidad Nacional de Japón. Instituto de Ciencia de Materiales. Cada capa tiene menos de 1 nanómetro de espesor: eso es más de 100,000 veces más delgado que un mechón de cabello humano. Estas capas, o "escamas", se despegaron cuidadosamente de un cristal más grande utilizando un método simple que involucraba cinta adhesiva transparente, una técnica galardonada con el Premio Nobel y ampliamente utilizada en ciencia de materiales. "Nuestra investigación tuvo como objetivo comprender cómo estos materiales conducen la electricidad", dijo Ma. “Dado el minúsculo tamaño de estos materiales, empleamos tecnología avanzada nanofabricación técnicas, incluyendo fotolitografía y litografía por haz de electrones, para establecer contactos eléctricos de tamaño nanométrico”. Ma dijo que el objetivo principal del proyecto era probar la predicción teórica que sugiere el TaIrTe más delgado.4 La capa actúa como un aislante topológico bidimensional, también conocido como aislante Hall de espín cuántico, un material novedoso en el que su interior es aislante y la electricidad fluye a lo largo de sus límites sin ninguna pérdida de energía. Esta combinación única hace que estos materiales sean el foco de los investigadores que intentan desarrollar generaciones futuras de dispositivos electrónicos energéticamente eficientes. Mediante la manipulación de parámetros específicos, denominados voltajes de puerta, el equipo encontró TaIrTe4La transición entre los dos estados topológicos distintos, dijo Ma. En ambos casos, el material exhibe conductividad eléctrica cero dentro de su interior, mientras que sus límites siguen siendo conductores. A través de una investigación experimental y teórica sistemática, hemos determinado que estos dos estados topológicos provienen de orígenes dispares. Los hallazgos, que superaron las predicciones teóricas, sorprendieron a los científicos. "Normalmente, agregar electrones a un material aumenta su conductividad debido a la mayor cantidad de carga o portadores de electricidad", dijo Ma. “Al principio, nuestro sistema se comportó como se esperaba y se volvió más conductor con la adición de electrones. Sin embargo, más allá de cierto punto, al agregar más electrones inesperadamente el interior vuelve a ser aislante, con conducción eléctrica solo en los límites y sin pérdida de energía, lo que vuelve a ser exactamente una fase topológicamente aislante, como en el punto inicial cuando el interior no tiene electrones. Esta transición a una segunda fase de aislamiento topológico es totalmente inesperada”. Ma dijo que el trabajo futuro sobre el descubrimiento incluye colaboraciones con grupos expertos en otras técnicas especializadas, como nanoescala sondas de imágenes, para comprender mejor el comportamiento inesperado. "También nos centraremos en refinar la calidad de nuestro material para mejorar la ya impresionante conducción topológica sin disipación", dijo Ma. "Además, planeamos construir heteroestructuras basadas en este nuevo material para desbloquear comportamientos físicos aún más intrigantes".
Dirigido por el físico Qiong Ma del Boston College, un equipo internacional que trabaja con cristales gruesos de un solo átomo encontró TaIrTe4La transición entre los dos estados topológicos distintos de aislamiento y conducción. El material exhibió conductividad eléctrica cero dentro de su interior, mientras que sus límites siguen siendo conductores. La investigación del equipo determinó que los dos estados topológicos tienen orígenes dispares. Las nuevas propiedades pueden servir como una plataforma prometedora para explorar fases cuánticas exóticas y electromagnetismo. (Imagen: Qiong Ma, Boston College) Los hallazgos introducen un efecto novedoso que el equipo llama aislante topológico dual o aislante Hall de espín cuántico dual, dijo Ma. Capas bidimensionales excepcionalmente delgadas de un material cristalino llamado TaIrTe4, creados a partir de tantalio, iridio y telurio, fueron el foco de atención del equipo de científicos de BC, MIT, la Universidad de Harvard, UCLA, Texas A&M, la Universidad de Tennessee, la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur, la Academia de Ciencias de China y la Universidad Nacional de Japón. Instituto de Ciencia de Materiales. Cada capa tiene menos de 1 nanómetro de espesor: eso es más de 100,000 veces más delgado que un mechón de cabello humano. Estas capas, o "escamas", se despegaron cuidadosamente de un cristal más grande utilizando un método simple que involucraba cinta adhesiva transparente, una técnica galardonada con el Premio Nobel y ampliamente utilizada en ciencia de materiales. "Nuestra investigación tuvo como objetivo comprender cómo estos materiales conducen la electricidad", dijo Ma. “Dado el minúsculo tamaño de estos materiales, empleamos tecnología avanzada nanofabricación técnicas, incluyendo fotolitografía y litografía por haz de electrones, para establecer contactos eléctricos de tamaño nanométrico”. Ma dijo que el objetivo principal del proyecto era probar la predicción teórica que sugiere el TaIrTe más delgado.4 La capa actúa como un aislante topológico bidimensional, también conocido como aislante Hall de espín cuántico, un material novedoso en el que su interior es aislante y la electricidad fluye a lo largo de sus límites sin ninguna pérdida de energía. Esta combinación única hace que estos materiales sean el foco de los investigadores que intentan desarrollar generaciones futuras de dispositivos electrónicos energéticamente eficientes. Mediante la manipulación de parámetros específicos, denominados voltajes de puerta, el equipo encontró TaIrTe4La transición entre los dos estados topológicos distintos, dijo Ma. En ambos casos, el material exhibe conductividad eléctrica cero dentro de su interior, mientras que sus límites siguen siendo conductores. A través de una investigación experimental y teórica sistemática, hemos determinado que estos dos estados topológicos provienen de orígenes dispares. Los hallazgos, que superaron las predicciones teóricas, sorprendieron a los científicos. "Normalmente, agregar electrones a un material aumenta su conductividad debido a la mayor cantidad de carga o portadores de electricidad", dijo Ma. “Al principio, nuestro sistema se comportó como se esperaba y se volvió más conductor con la adición de electrones. Sin embargo, más allá de cierto punto, al agregar más electrones inesperadamente el interior vuelve a ser aislante, con conducción eléctrica solo en los límites y sin pérdida de energía, lo que vuelve a ser exactamente una fase topológicamente aislante, como en el punto inicial cuando el interior no tiene electrones. Esta transición a una segunda fase de aislamiento topológico es totalmente inesperada”. Ma dijo que el trabajo futuro sobre el descubrimiento incluye colaboraciones con grupos expertos en otras técnicas especializadas, como nanoescala sondas de imágenes, para comprender mejor el comportamiento inesperado. "También nos centraremos en refinar la calidad de nuestro material para mejorar la ya impresionante conducción topológica sin disipación", dijo Ma. "Además, planeamos construir heteroestructuras basadas en este nuevo material para desbloquear comportamientos físicos aún más intrigantes".
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- Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64953.php
