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(noticias nanowerk) Se ha descubierto un nuevo material cuántico 2D. El material consta de capas atómicamente delgadas de cerio, silicio y yodo (CeSiI) y es el primer ejemplo de un material 2D con fermiones pesados. Esto se presenta en un nuevo estudio realizado por investigadores de ciencias de materiales de la Universidad de Uppsala y otros, publicado en la revista Naturaleza (“Fermiones pesados bidimensionales en el metal CeSiI de van der Waals”).
“Los electrones del CeSiI se comportan como si tuvieran hasta 100 veces más masa que los electrones de los materiales ordinarios. Por eso se les llama fermiones pesados. Lo especial del CeSiI es que esta masa efectiva es anisotrópica y depende de la dirección en la que se mueven los electrones en las capas atómicas», afirma Chin-Shen Ong, uno de los investigadores de Uppsala detrás del estudio.
La investigación es una colaboración entre investigadores de la teoría de materiales de la Universidad de Uppsala e investigadores de la Universidad de Columbia en Estados Unidos. Para los investigadores de materiales de la Universidad de Uppsala, el objetivo principal era investigar teóricamente las propiedades cuánticas de los electrones del material.
Los compuestos de fermiones pesados son una clase de materiales en los que los electrones interactúan entre sí de manera inusualmente fuerte. Coordinan sus movimientos en las llamadas fluctuaciones cuánticas. Esta interacción hace que los electrones se comporten como si tuvieran entre 100 y 1000 veces más masa que los electrones de los materiales ordinarios. Se cree que estas fluctuaciones cuánticas desempeñan un papel importante en una serie de fenómenos cuánticos previamente inexplicables, como la superconductividad no convencional, en la que una corriente eléctrica puede fluir a través de un material sin pérdida de energía, y el magnetismo.
La investigación sobre materiales que contienen fermiones pesados se lleva realizando durante décadas, pero hasta ahora la atención se ha centrado en materiales en los que los átomos están densamente empaquetados en una estructura tridimensional. En la década de 1970, los investigadores de la Universidad de Uppsala se centraron con gran éxito en materiales a base de cerio.
Sin embargo, el nuevo material, sintetizado en el laboratorio de la Universidad de Columbia, es único porque tiene una estructura cristalina bidimensional con capas atómicamente delgadas y claramente separadas. Las capas están compuestas de cerio, silicio y yodo (CeSiI) y son el primer ejemplo de un material bidimensional con fermiones pesados.
“Con este descubrimiento, ahora contamos con una plataforma de materiales significativamente mejorada para estudiar estructuras electrónicas correlacionadas. Los materiales 2D son como un set de construcción hecho de piezas de LEGO. Nuestros socios ya están trabajando para añadir capas de otros materiales 2D para crear un nuevo material con propiedades cuánticas adaptadas”, afirma Chin-Shen Ong.
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