Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio han demostrado teóricamente que las nanoestructuras especiales de tetraedro compuestas de ciertos metales tienen un mayor grado de simetría que la simetría geométrica de los átomos esféricos. Se desarrollarán nanomateriales con propiedades eléctricas y magnéticas únicas y sin precedentes que surgen de esta simetría yutilizado para dispositivos electrónicos de próxima generación.
Estudiar la simetría, uno de los conceptos más fundamentales en física y química, puede facilitar una comprensión más profunda de las leyes que dan forma a nuestro universo.
Los átomos tienen naturalmente el más alto grado de simetría geométrica, correspondiente a la simetría esférica. Una propiedad interesante que a menudo surge de la simetría es un alto grado de degeneración, una característica de los niveles de energía cuántica en los que un nivel de energía dado puede corresponder simultáneamente a dos oestados más diferentes en un sistema cuántico. La degeneración da lugar a propiedades que incluyen alta conductividad y magnetismo, que podrían explotarse para crear nuevos materiales electrónicos. Desafortunadamente, dadas las limitaciones de la simetría geométrica, no se sabe que ninguna sustancia tenga un mayor grado de degeneración queátomos esféricos. Pero, ¿qué pasaría si las sustancias pudieran tener un tipo diferente de simetría que condujera a un mayor grado de degeneración? ¿Cómo podría explicarse tal simetría?
Investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio, incluida la profesora Kimihisa Yamamoto, se propusieron demostrar la existencia de metales con este tipo de simetría. El equipo dedujo que las estructuras de tetraedro infladas especiales hechas de átomos metálicos específicos, como zinc y magnesio, puedentienen un tipo especial de simetría que surge no de las propiedades geométricas sino de las características dinámicas del sistema. "Hemos demostrado que los grupos realistas de magnesio, zinc y cadmio que tienen un marco tetraédrico específico poseen degeneraciones anómalas de pliegues superiores que la simetría esférica", explicaYamamoto.
El equipo utilizó un análisis de modelo de unión estrecha, validado con cálculos de teoría funcional de densidad, para identificar la condición general con respecto a las interacciones de enlace entre los átomos las "integrales de transferencia" que dan lugar a la simetría dinámica pronosticada ". Sorprendentemente, la degeneraciónla condición puede representarse como una elegante secuencia matemática de raíz cuadrada que involucra las proporciones de las integrales de transferencia. También es impresionante que esta secuencia ya haya sido descubierta por Theodorus en la antigua Grecia, independientemente de la ciencia de los materiales ", dice Yamamoto.
Esta investigación demostró que los nanomateriales con un grado de simetría más alto que el de los átomos esféricos se pueden realizar. Los estados cuánticos superdegenerados resultantes de esta simetría dinámica podrían explotarse de múltiples maneras, como el diseño de nuevos materiales con una conductividad o un magnetismo sin precedentespropiedades, anunciando la próxima generación de dispositivos electrónicos.
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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