Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers han informado por primera vez la detección eléctrica de la corriente de espín en las superficies de los aisladores topológicos a temperatura ambiente mediante el uso de un detector ferromagnético. Los hallazgos han sido publicados en la revista Nano letras .
Los materiales de estado sólido se dividieron convencionalmente en tres clases diferentes, tales como conductores, semiconductores y aislantes. Recientemente, se ha propuesto y realizado una nueva clase de materiales, llamados "aislantes topológicos", donde las propiedades aislantes y conductoras pueden co-existir en el mismo material
Los aislantes topológicos son aislantes dentro del bulto, pero se conducen en sus superficies con menos resistencia que los materiales convencionales. Esto es posible debido a su interacción excepcionalmente fuerte entre el giro de los electrones y el momento angular orbital con su simetría de inversión de tiempo. La interacción estan fuerte que el momento angular de giro de los electrones se bloquea perpendicular a su momento y genera una corriente polarizada de giro espontáneo en las superficies de los aisladores topológicos mediante la aplicación de un campo eléctrico.
Estos electrones conductores polarizados por rotación en la superficie no tienen masa y son extremadamente robustos contra la mayoría de las perturbaciones por defectos o impurezas, y pueden permitir la propagación de corrientes de rotación sin disipación.
Los investigadores de Chalmers detectaron la corriente de espín de la superficie eléctricamente en un aislante topológico llamado seleniuro de bismuto Bi2Se3 por primera vez a temperatura ambiente empleando contactos de túnel ferromagnético. Se sabe que estos contactos son muy sensibles a la polarización del espín y sondean la superficie de Bi2Se3midiendo la magnetorresistencia debido a la alineación paralela y antiparalela de la corriente de rotación y la dirección de magnetización del ferromagnet.
"Los factores clave para estos resultados a temperatura ambiente son los cristales aislantes topológicos de buena calidad y los contactos de túnel ferromagnético sensibles a los espines cuidadosamente preparados por nanofabricación en sala limpia", explica el Dr. André Dankert, autor principal del artículo.
Los informes anteriores en este campo de investigación se limitaron solo a las mediciones a temperaturas criogénicas. A partir de los resultados sobre la magnitud de la señal de giro, su signo y los experimentos de control, utilizando diferentes configuraciones de medición, ángulos y condiciones de interfaz, el autor descarta otrosefectos físicos conocidos.
"Nuestros resultados muestran la accesibilidad eléctrica de las corrientes de espín en las superficies de los aisladores topológicos hasta temperatura ambiente y allanan el camino para futuros desarrollos, que pueden ser útiles para el procesamiento de información basado en espines en el futuro", dice el profesor asociado Saroj Dash, quien liderael grupo de investigación
Sin embargo, Saroj Dash advierte que la investigación sobre el desarrollo de estos nuevos materiales de clase y técnicas de medición aún están en su etapa inicial y se requieren más experimentos para una mayor comprensión.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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