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Un descubrimiento innovador en la investigación del grafeno ha revelado una nueva clase de estados cuánticos en una estructura diseñada con precisión. Científicos de la Universidad de Columbia Británica (UBC), la Universidad de Washington y la Universidad Johns Hopkins han identificado cristales electrónicos topológicos en un sistema de grafeno retorcido de dos y tres capas. La estructura se creó apilando capas de grafeno 2D con un ligero giro rotacional, lo que provocó cambios transformadores en las propiedades electrónicas.
Descubrimiento y metodología
Según un estudio publicado En la naturaleza, el sistema utiliza un patrón muaré que se forma cuando dos capas de grafeno se alinean en un pequeño ángulo de rotación. Este patrón cambia la forma en que se mueven los electrones, ralentizándolos e introduciendo comportamientos únicos. Los electrones en esta configuración retorcida exhiben un movimiento similar a un vórtice, revolucionando la comprensión de las propiedades eléctricas del grafeno.
El profesor Joshua Falk, asociado con el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Columbia Británica y el Instituto Blosson de Materia Cuántica, Explicado a phys.org El efecto de interferencia geométrica permite que los electrones se congelen en una matriz ordenada mientras mantienen un movimiento de rotación sincrónico. Este comportamiento único permite que la corriente eléctrica fluya a lo largo de los bordes de la muestra mientras el interior permanece no conductor.
Observaciones e implicaciones clave
Según los informes, Ruiheng Su, investigador universitario de la Universidad de Columbia Británica, observó este fenómeno durante experimentos con una muestra de grafeno retorcido preparada por el Dr. Dassin Waters de la Universidad de Washington. La matriz cerrada y giratoria de electrones exhibía una combinación paradójica de inmovilidad y conductividad, una propiedad atribuida a la topología.
El profesor Matthew Yankowitz de la Universidad de Washington explicó a phs.org que las corrientes de borde están determinadas por constantes fundamentales y no se ven afectadas por perturbaciones externas. Esta flexibilidad proviene de la topología del sistema, que es similar a una cinta de Möbius, donde la deformación no cambia las propiedades intrínsecas.
Aplicaciones en información cuántica
Se espera que este descubrimiento abra caminos para el progreso en los sistemas de información cuánticos. El acoplamiento de cristales electrónicos topológicos con superconductividad podría permitir la creación de potentes qubits, allanando el camino para la computación cuántica topológica. Los investigadores esperan que este desarrollo mejore significativamente el campo de las tecnologías cuánticas.
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