La mayoría de los dispositivos electrónicos modernos dependen de pequeñas corrientes eléctricas finamente ajustadas para procesar y almacenar información. Estas corrientes dictan qué tan rápido funcionan nuestras computadoras, con qué frecuencia funcionan nuestros marcapasos y qué tan seguro se almacena nuestro dinero en el banco.
En un estudio publicado en Física de la naturaleza los investigadores de la Universidad de Columbia Británica han demostrado una forma completamente nueva de controlar con precisión tales corrientes eléctricas al aprovechar la interacción entre el giro de un electrón que es el campo magnético cuántico que lleva inherentemente y su rotación orbital alrededor del núcleo.
"Hemos encontrado una nueva forma de activar y desactivar la conducción eléctrica de los materiales", dijo el autor principal Berend Zwartsenberg, estudiante de doctorado en el Instituto de Materia Cuántica Stewart Blusson de UBC SBQMI. "Un resultado emocionante amplía nuestra comprensión de cómo funciona la conducción eléctrica, nos ayudará a explorar aún más las propiedades conocidas, como la conductividad, el magnetismo y la superconductividad, y descubrir nuevas que podrían ser importantes para la computación cuántica, el almacenamiento de datos y las aplicaciones de energía ".
Activar el interruptor en transiciones de aislante de metal
En términos generales, todos los materiales pueden clasificarse como metales o aislantes, dependiendo de la capacidad de los electrones para moverse a través del material y conducir electricidad.
Sin embargo, no todos los aislantes se crean por igual. En materiales simples, la diferencia entre el comportamiento metálico y el aislante se debe a la cantidad de electrones presentes: un número impar para metales y un número par para aisladores. En materiales más complejos, como asíllamados aisladores de Mott, los electrones interactúan entre sí de diferentes maneras, con un delicado equilibrio que determina su conducción eléctrica.
En un aislador Mott, la repulsión electrostática evita que los electrones se acerquen demasiado entre sí, lo que crea un atasco de tráfico y limita el flujo libre de electrones. Hasta ahora, había dos formas conocidas de liberar el atasco:la fuerza de la interacción repulsiva entre electrones, o cambiando el número de electrones.
El equipo de SBQMI exploró una tercera posibilidad: ¿había alguna forma de alterar la naturaleza cuántica del material para permitir que ocurriera una transición de aislante de metal?
Utilizando una técnica llamada espectroscopía de fotoemisión de resolución angular, el equipo examinó el aislador Mott Sr2IrO4, monitoreando el número de electrones, su repulsión electrostática y, finalmente, la interacción entre el giro de electrones y su rotación orbital.
"Descubrimos que el acoplamiento del giro al momento angular orbital ralentiza los electrones hasta tal punto que se vuelven sensibles a la presencia del otro, solidificando el embotellamiento", dijo Zwartsenberg. "Reducir el acoplamiento de la órbita giratoria a su vez facilita elatasco de tráfico y pudimos demostrar una transición de un aislante a un metal por primera vez con esta estrategia "
"Este es un resultado realmente emocionante en el nivel de física fundamental y expande el potencial de la electrónica moderna", dijo el coautor Andrea Damascelli, investigador principal y director científico de SBQMI. "Si podemos desarrollar una comprensión microscópica de estas fases".de la materia cuántica y sus fenómenos electrónicos emergentes, podemos explotarlos diseñando materiales cuánticos átomo por átomo para nuevas aplicaciones electrónicas, magnéticas y de detección ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Columbia Británica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :