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Científicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) demostraron un avance conceptual al producir antídotos cuánticos (QAD) atómicamente precisos utilizando vacantes individuales (SV) autoensambladas en un dicalcogenuro de metal de transición (TMD) bidimensional (2D).
Los puntos cuánticos contienen electrones a nivel de nanoescala. Por el contrario, un antídoto se refiere a una región caracterizada por una colina de potencial que repele los electrones. Al introducir estratégicamente patrones de antídoto (“cavidades”) en redes de antídoto cuidadosamente diseñadas, se crean fascinantes estructuras artificiales. Estas estructuras exhiben una modulación potencial periódica para cambiar el comportamiento de los electrones 2D, lo que da como resultado nuevas propiedades de transporte y fenómenos cuánticos únicos. A medida que continúa la tendencia hacia dispositivos miniaturizados, es importante controlar con precisión el tamaño y el espaciado de cada antídoto a nivel atómico. Este control, junto con la resiliencia a las influencias ambientales, es crucial para abordar los desafíos tecnológicos en nanoelectrónica.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor asociado Jiong LU del Departamento de Química de la NUS y el Instituto de Materiales Inteligentes Funcionales de la NUS presentó un método para fabricar una serie de QAD a escala atómica con estados de agujeros cuánticos elegantemente diseñados en un TMD 2D con tres capas atómicas. Los QAD pueden servir como un candidato prometedor de nueva generación que puede utilizarse para aplicaciones como las tecnologías de la información cuántica. Esto se logró mediante la autoorganización de los SV en un patrón regular. La estructura atómica y electrónica de los QAD se analiza mediante microscopía de efecto túnel y microscopía de fuerza atómica sin contacto. Este trabajo se lleva a cabo en colaboración con el grupo de investigación del profesor asistente Aleksandr RODIN del Yale-NUS College.
El estudio fue publicado en la revista científica. Nanotecnología de la naturaleza el 31 de agosto de 2023.
Un ditelururo de platino defectuoso (PtTe2Para este estudio, se cultivó intencionalmente una muestra que contenía numerosos SV de telurio (Te). Después del recocido térmico, los Te-SV se comportan como «Lego atómico» y se autoensamblan en QAD altamente ordenados basados en vacantes. Estos SV dentro de los QAD están separados por un solo átomo de Te, que representa el espacio mínimo posible en las redes de antídoto convencionales. A medida que aumenta el número de SV en los QAD, aumenta el potencial de rechazo acumulativo. Esto conduce a una mayor interferencia de las cuasipartículas dentro de los QAD. Esto, a su vez, conduce a la aparición de estados de agujeros cuánticos multinivel con una brecha de energía ajustable que va desde las telecomunicaciones hasta la región del infrarrojo lejano.
Debido a sus propiedades protegidas por la geometría, estos estados de agujeros cuánticos diseñados con precisión sobrevivieron en la estructura incluso cuando las vacantes en los QAD fueron ocupadas por oxígeno después de la exposición al aire. Esta excepcional robustez a las influencias ambientales es una ventaja adicional de este método.
El profesor asociado Lu dijo: “La demostración conceptual de la fabricación de estos QAD abre la puerta a la creación de una nueva clase de nanoestructuras artificiales en materiales 2D con estados de agujeros cuánticos discretos. Estas estructuras proporcionan una plataforma excelente para permitir la exploración de nuevos fenómenos cuánticos y la dinámica de electrones calientes en regímenes previamente inaccesibles.
“Un mayor refinamiento de estos QAD mediante la introducción de átomos polarizados por espín para producir QAD magnéticos y sistemas Ising antiferromagnéticos en una red triangular podría proporcionar información atómica valiosa sobre fases cuánticas exóticas. Estos hallazgos tienen potencial para un mayor desarrollo de una variedad de tecnologías de materiales”. Añadió el profesor asociado Lu.
Fuente: https://nus.edu.sg/
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