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(noticias nanowerk) Los aislantes topológicos son materiales que pueden conducir electricidad, pero sólo en su superficie o en sus bordes. En ellos no fluye electricidad. Son objeto de intensas investigaciones en todo el mundo porque tienen propiedades electrónicas únicas que son interesantes, por ejemplo, para mejorar la eficiencia de los ordenadores cuánticos y para otras tecnologías como el cifrado y la transmisión segura de datos.
en el diario ciencia avanzada (“La asimetría espectral induce un efecto Hall cuántico reentrante en un aislante topológico”), investigadores del Instituto de Aisladores Topológicos y del Instituto de Física Teórica y Astronomía de la Universidad Julio Maximiliano de Würzburg (JMU) presentan ahora un efecto Hall cuántico inusual Efecto observado en un dispositivo microscópico fabricado con el material aislante topológico telururo de mercurio (HgTe).
![El efecto Hall cuántico reentrante, donde la resistencia eléctrica fluctúa hacia adelante y hacia atrás a medida que aumenta el campo magnético, es un signo de anomalía de paridad.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id64922_1.jpg)
Observación experimental clara
En el dispositivo de telururo de mercurio, los electrones en la parte superior e inferior se comportan como partículas relativistas de Dirac. Como lo predijo, pero no lo confirma experimentalmente la física de partículas, las partículas de Dirac deberían estar sujetas a la llamada anomalía de paridad. En experimentos de estado sólido, la anomalía de paridad conduce a un efecto llamado asimetría espectral, que puede medirse como un cambio inusual en la resistencia eléctrica.
“La aparición de la anomalía de paridad en materiales de estado sólido se ha predicho desde la década de 1980. Una propuesta teórica famosa es el modelo propuesto por Haldane (Premio Nobel de Física 2016). «Hemos identificado otra consecuencia de la anomalía de la paridad, que fue la primera que se demostró experimentalmente», dice la profesora Ewelina Hankiewicz.
El efecto no se limita sólo al telururo de mercurio
Los físicos de JMU han realizado esta física bidimensional de Dirac en una única superficie del aislante topológico tridimensional.
“Observamos un efecto Hall cuántico reentrante no convencional que puede vincularse directamente con la aparición de asimetría espectral en un único estado de superficie topológico. El efecto es específico de cualquier aislante topológico en general y no sólo del telururo de mercurio. La universalidad del resultado.» Eso es lo que lo hace tan emocionante», dice el Dr. Wouter Beugeling.
Para lograr estos nuevos hallazgos, hubo que superar dos desafíos. En primer lugar, la firma de la asimetría espectral tuvo que identificarse junto con otras características en la resistencia eléctrica medida. En segundo lugar, era necesario controlar el dispositivo para que los efectos de las dos superficies no se anularan entre sí.
El alto nivel de control permite una mayor exploración
«Esta observación muestra que con el alto grado de control que tenemos en este dispositivo, podemos explorar muchos más aspectos interesantes de la física topológica de los aislantes que antes», afirma el profesor Laurens Molenkamp.
Un factor clave para lograr la precisión experimental requerida para esta observación fue la alta calidad del material HgTe producido en la instalación de epitaxia de haces moleculares del Instituto de Física de Würzburg. La epitaxia de haz molecular (MBE) es una técnica para producir capas extremadamente delgadas de material con propiedades electrónicas, ópticas y magnéticas adaptadas. Con MBE, las estructuras de capas se pueden construir con precisión capa atómica por capa atómica.
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