Una nueva y emocionante teoría del grupo Rey revela los profundos efectos de las interacciones electrónicas en el flujo de corrientes eléctricas en los metales. El control de las corrientes de electrones que interactúan fuertemente es fundamental para el desarrollo de los sistemas avanzados de microelectrónica del mañana, incluidos los dispositivos espintrónicos que procesarán los datos más rápido, usa menos energía que la tecnología actual y opera en condiciones donde predominan los efectos cuánticos.
El secreto del grupo para comprender mejor las interacciones electrónicas proviene del control de matrices de átomos de estroncio frío Sr dentro del cristal hecho de luz, o enrejado óptico, en el corazón del reloj atómico de enrejado Sr del grupo Ye. El reloj atómico del grupo Yedebería ser un simulador ideal de las complejas interacciones cuánticas asociadas con el flujo de electrones en los metales. Los metales en sí mismos son demasiado complicados y "desordenados" para comprender las nuevas interacciones cuánticas y sus efectos.
La nueva teoría que explica el flujo de electrones explota la capacidad de los láseres para acoplar el giro y la velocidad de los átomos, por lo tanto, la ingeniería del acoplamiento "giro-órbita". El acoplamiento giro-órbita ocurre en materiales como metales donde los electrones que tienen giro se muevennaturalmente a través de cristales de átomos cargados positivamente. En el reloj de la red Sr, dos estados del reloj atómico desempeñan el papel de electrones en un estado giratorio hacia arriba o hacia abajo. El movimiento de los átomos Sr a través del cristal de luz simula el flujo deelectrones en metales.
En este trabajo, los asociados de investigación Leonid Isaev y Johannes Schachenmayer, así como su compañera Ana Maria Rey investigan cómo cambia el comportamiento de los átomos de Sr cuando los átomos ya no son independientes, sino que interactúan entre sí. La nueva teoría predice que el estadode los átomos fríos de Sr pueden cambiar de un aislante, donde los átomos no se mueven en absoluto, a un metal cuántico con átomos móviles e interactivos de Sr. Cambiar de un estado aislante a un metal cuántico es simplemente una cuestión de manipular la intensidad deEl láser responsable del acoplamiento giro-órbita.
El acoplamiento giro-órbita es solo uno de los tres ingredientes clave para crear el estado metálico exótico con átomos de Sr. Los otros dos ingredientes son giro atómico e interacciones interatómicas fuertes. Así es como los tres trabajan juntos: el acoplamiento giro-órbita generado por elEl láser crea un paisaje de barreras energéticas que detienen todo el movimiento del átomo. Sin embargo, cuando la intensidad del láser es "correcta", los átomos comienzan a moverse nuevamente, creando una corriente de "masa".
Al mismo tiempo, se genera una corriente de espín cuando pares de átomos en diferentes configuraciones de espín están en una superposición. 1 En una superposición, los átomos pueden intercambiar giros con sus compañeros, induciendo una corriente de giro. Este fenómeno es sensible incluso a las más mínimas variaciones en la intensidad del láser, lo que les da a los investigadores mucho control sobre el proceso. Esta capacidad de crear y controlarEl transporte de espín puede ser un ingrediente clave en el desarrollo de la espintrónica.
Todo lo que queda por hacer ahora es verificar que esta teoría funcione en experimentos reales. Ya se están realizando esfuerzos para hacer eso en los laboratorios de Ye. Los resultados se esperan pronto.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NIST / JILA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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