El hexaboruro de samario es un sólido oscuro con propiedades metálicas a temperatura ambiente. Alberga el samario, un elemento que tiene varios electrones confinados a orbitales f localizados en los que interactúan fuertemente entre sí. Cuanto menor es la temperatura, más evidentes se vuelven estas interacciones.SmB6 se convierte en lo que se conoce como un aislante Kondo, llamado así por Jun Kondo, quien fue el primero en explicar este efecto cuántico.
A pesar del efecto Kondo: queda cierta conductividad
Hace unos cuarenta años, los físicos observaron que SmB6 aún conservaba la conductividad remanente a temperaturas inferiores a 4 grados Kelvin, cuya causa no había quedado clara hasta hoy. Después del descubrimiento de la clase de materiales aislantes topológicos hace unos 12 años, las hipótesis se hicieron insistentesque SmB6 podría ser un aislante topológico además de un aislante Kondo, lo que podría explicar la anomalía de conductividad a un nivel muy fundamental, ya que esto causa estados conductivos particulares en la superficie. Los experimentos iniciales realmente apuntaban hacia esto.
BESSY II: mediciones precisas de los niveles de energía
Ahora un equipo internacional encabezado por el Prof. Oliver Rader ha podido investigar a fondo muestras especialmente buenas de SmB6 en BESSY II. Las muestras, cultivadas por socios colaboradores en Ucrania, se cortaron a lo largo de planos de cristal específicos y se estudiaron con la ayuda de ARPES13, el único aparato de alta resolución para la espectroscopía de fotoemisión de resolución angular en BESSY II. Los físicos pudieron alcanzar las criotemperaturas necesarias por debajo de 1 kelvin y medir con bastante precisión los niveles de energía de las diversas bandas de electrones con respecto a la geometría de lacristal.
Primer análisis: sin aislante topológico
Sus mediciones efectivamente confirmaron el resultado de que los electrones en la superficie son móviles, pero al mismo tiempo proporcionaron evidencia de que el número par de transiciones de banda observadas es irreconciliable con los electrones que ocupan estados de superficie topológicos.
El desplazamiento de las brechas de banda explica la conductividad
En los siguientes experimentos, los investigadores buscaron intensamente una explicación alternativa de la conductividad que, mientras tanto, se había demostrado en la superficie ". Pudimos demostrar que las brechas entre los niveles de energía permitidos de los electrones que se abrierondebido al efecto Kondo se desplazaron un poco en la superficie. Como resultado, la muestra permanece conductora solo allí. Sin embargo, esto claramente significa que la notable conductividad de la superficie no está relacionada con la topología del sistema ", explica el Dr. EmileRienks que realizó los experimentos con el estudiante de doctorado Peter Hlawenka HZB y University Potsdam.
Outlook: spintronics y TI verde
La investigación sobre aisladores topológicos y otros materiales que exhiben efectos cuánticos pronunciados podría conducir a nuevos componentes electrónicos para tecnología de información eficiente en energía. La información podría procesarse y almacenarse con un mínimo aporte de energía si podemos comprender mejor estos materiales y así controlarlos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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