Los aislantes topológicos son materiales innovadores que conducen electricidad en la superficie, pero actúan como aislantes en el interior. Los físicos de la Universidad de Basilea y la Universidad Técnica de Estambul han comenzado a investigar cómo reaccionan ante la fricción. Su experimento muestra que el calor generado a través deLa fricción es significativamente menor que en los materiales convencionales. Esto se debe a un nuevo mecanismo cuántico, informan los investigadores en la revista científica Materiales de la naturaleza .
Gracias a sus propiedades eléctricas únicas, los aislantes topológicos prometen muchas innovaciones en las industrias de la electrónica y la informática, así como en el desarrollo de computadoras cuánticas. La delgada capa superficial puede conducir electricidad casi sin resistencia, lo que resulta en menos calor que los materiales tradicionales.Esto los hace de particular interés para los componentes electrónicos.
Además, en los aisladores topológicos, la fricción electrónica, es decir, la conversión de energía eléctrica mediada por electrones en calor, puede reducirse y controlarse. Investigadores de la Universidad de Basilea, el Instituto Suizo de Nanociencia SNI y el Técnico de EstambulLa universidad ahora ha podido verificar experimentalmente y demostrar exactamente cómo se comporta la transición de la energía al calor a través de la fricción, un proceso conocido como disipación.
Medición de fricción con un péndulo
El equipo encabezado por el profesor Ernst Meyer del Departamento de Física de la Universidad de Basilea investigó los efectos de la fricción en la superficie de un aislante topológico de telururo de bismuto. Los científicos utilizaron un microscopio de fuerza atómica en modo de péndulo. Aquí, el microscopio conductivola punta hecha de oro oscila de un lado a otro justo por encima de la superficie bidimensional del aislante topológico. Cuando se aplica un voltaje a la punta del microscopio, el movimiento del péndulo induce una pequeña corriente eléctrica en la superficie.
En los materiales convencionales, parte de esta energía eléctrica se convierte en calor mediante fricción. El resultado en la superficie conductora del aislante topológico es muy diferente: la pérdida de energía a través de la conversión en calor se reduce significativamente.
"Nuestras mediciones muestran claramente que a ciertos voltajes prácticamente no hay generación de calor causada por la fricción electrónica", explica el Dr. Dilek Yildiz, quien realizó este trabajo dentro de la Escuela de Doctorado de SNI.
Un mecanismo novedoso
Los investigadores también pudieron observar por primera vez un nuevo mecanismo de disipación de mecánica cuántica que ocurre solo a ciertos voltajes. En estas condiciones, los electrones migran desde la punta a través de un estado intermedio hacia el material, similar al túnel.efecto en el escaneo de los microscopios de túnel. Al regular el voltaje, los científicos pudieron influir en la disipación. "Estas mediciones confirman el gran potencial de los aislantes topológicos, ya que la fricción electrónica puede controlarse de una manera específica", agrega Meyer.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :