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(noticias nanowerk) Científicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) demostraron un avance conceptual al fabricar antídotos cuánticos (QAD) atómicamente precisos utilizando vacantes individuales (SV) autoensambladas en un dicalcogenuro de metal de transición (TMD) bidimensional (2D).
Un punto cuántico une electrones a nivel de nanoescala. Por el contrario, un antídoto se refiere a una región caracterizada por un montículo potencial que repele los electrones. Intrigantes estructuras artificiales surgen a través de la introducción estratégica de patrones de antídoto (“vacíos”) en redes de antídoto cuidadosamente diseñadas. Estas estructuras exhiben una modulación potencial periódica para alterar el comportamiento de los electrones 2D, lo que conduce a 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 y el Instituto de Materiales Inteligentes Funcionales, NUS, presentó un método para fabricar una serie de QAD a escala atómica con estados de huecos 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 autoorganizando los SV en un patrón regular (ver Figura 1). La estructura atómica y electrónica de los QAD se analiza mediante microscopía de efecto túnel (STM) y microscopía de fuerza atómica sin contacto (nc-AFM). 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 nanotecnología de la naturaleza (“Contrapuntos cuánticos compuestos de vacantes con precisión atómica”).
Un ditelururo de platino defectuoso (PtTe2Para este estudio, se cultivó deliberadamente 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 espaciados por un solo átomo de Te, que es el espacio mínimo posible en las redes de antídoto convencionales. A medida que aumenta el número de SV en los QAD, se amplifica el potencial de rechazo acumulativo. Esto conduce a una mayor interferencia de las cuasipartículas dentro de los QAD. Esto, a su vez, conduce al surgimiento de estados de agujeros cuánticos de múltiples niveles con una brecha de energía sintonizable 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 extraordinaria robustez frente a las influencias ambientales es una ventaja adicional de este método.
El profesor 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 excelente plataforma para explorar nuevos fenómenos cuánticos y Dinámica de electrones calientes en áreas previamente inaccesibles”.
«Un mayor refinamiento de estos QAD mediante la introducción de átomos polarizados por espín para fabricar QAD magnéticos y sistemas Ising antiferromagnéticos en una red triangular podría proporcionar información atómica valiosa sobre fases cuánticas exóticas. Estos hallazgos tienen potencial para el avance de una variedad de tecnologías de materiales». añadió el profesor Lu.
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