Los electrones en los materiales tienen una propiedad conocida como 'giro', que es responsable de una variedad de propiedades, la más conocida de las cuales es el magnetismo. Los imanes permanentes, como los que se usan para las puertas de los refrigeradores, tienen todos los giros en suelectrones alineados en la misma dirección. Los científicos se refieren a este comportamiento como ferromagnetismo y al campo de investigación de tratar de manipular el espín como espintrónica.
En el mundo cuántico, los giros pueden organizarse de formas más exóticas, dando lugar a estados frustrados e imanes enredados. Curiosamente, una propiedad similar al giro, conocida como "el valle", aparece en los materiales de grafeno. Esta característica única ha dadoascenso al campo de la valleytronics, que tiene como objetivo explotar la propiedad del valle para la física emergente y el procesamiento de información, de manera muy similar a como la espintrónica se basa en la física de espín pura.
'Valleytronics potencialmente permitiría codificar información en el grado de libertad del valle cuántico, similar a cómo lo hace la electrónica con carga y la espintrónica con el espín', explica el profesor José Lado, del Departamento de Física Aplicada de Aalto, y uno de los autores deEl trabajo. 'Además, los dispositivos Valleytronic ofrecerían un aumento dramático en las velocidades de procesamiento en comparación con la electrónica, y con una estabilidad mucho mayor frente al ruido del campo magnético en comparación con los dispositivos espintrónicos.'
Las estructuras hechas de materiales ultrafinos rotados proporcionan una rica plataforma de estado sólido para diseñar dispositivos novedosos. En particular, se ha demostrado recientemente que las capas de grafeno ligeramente torcidas tienen propiedades interesantes y poco convencionales que, en última instancia, pueden conducir a una nueva familia de materiales.para las tecnologías cuánticas. Estos estados no convencionales que ya se están explorando dependen de la carga eléctrica o el giro. La pregunta abierta es si el valle también puede conducir a su propia familia de estados emocionantes.
Fabricación de materiales para Valleytronics
Para este objetivo, resulta que los ferromagnetos convencionales juegan un papel vital, empujando el grafeno a los reinos de la física de los valles. En un trabajo reciente, el estudiante de doctorado Tobias Wolf, junto con los profesores Oded Zilberberg y Gianni Blatter en ETHZurich, y el profesor José Lado de la Universidad Aalto, mostraron una nueva dirección para la física correlacionada en materiales magnéticos de van der Waals.
El equipo demostró que intercalar dos capas de grafeno ligeramente rotadas entre un aislante ferromagnético proporciona un entorno único para nuevos estados electrónicos. La combinación de ferroimanes, la ingeniería de torsión del grafeno y los efectos relativistas obligan a la propiedad del "valle" a dominar el comportamiento de los electrones enEl material. En particular, los investigadores demostraron cómo estos estados de solo valle se pueden sintonizar eléctricamente, proporcionando una plataforma de materiales en la que se pueden generar estados de solo valle. Sobre la base del reciente avance en espintrónica y materiales de van der Waals, valleyLa física en multicapas magnéticas retorcidas de van der Waals abre la puerta al nuevo reino de los Valleytronics retorcidos correlacionados.
'Demostrar estos estados representa el punto de partida hacia nuevos estados exóticos de valles entrelazados'. Dijo el profesor Lado, 'En última instancia, la ingeniería de estos estados de valles puede permitir la realización de líquidos de valles entrelazados cuánticos y estados de Hall de valles cuánticos fraccionados. Estos dos estados exóticos de la materia tienenaún no se ha encontrado en la naturaleza, y abriría posibilidades emocionantes hacia una plataforma potencialmente nueva basada en grafeno para la computación cuántica topológica '.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Aalto . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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