Los valores previamente controvertidos de la brecha de energía de un material de van der Waals (tribromuro de cromo) se informaron sobre la base de varias mediciones ópticas. Un miembro de la facultad de la Universidad de Wyoming y su equipo de investigación utilizaron microscopía de túnel de barrido y mediciones de espectroscopía que revelan claramente un valor de brecha de energía mucho menor y resolvieron la controversia.

"Nuestros resultados resolvieron una larga controversia sobre una propiedad importante del material:la brecha de energía del material, "dice TeYu Chien, profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Washington. "Nuestras mediciones de espectroscopía y microscopía de efecto túnel de barrido revelaron claramente que la brecha de energía es de alrededor de 0.3 electronvoltios (eV), que es mucho más pequeño que los medidos por métodos ópticos, que osciló entre 1,68 y 2,1 eV ".

Chien dice que los datos de su equipo explican aún más esas mediciones ópticas anteriores como las transiciones de varias características de la banda de conducción y valencia en lugar de detectar la brecha de energía del material.

Los materiales de Van der Waals están formados por capas bidimensionales fuertemente unidas que están unidas en la tercera dimensión a través de fuerzas de van der Waals más débiles. Por ejemplo, El grafito es un material de van der Waals que se utiliza ampliamente en la industria de electrodos, lubricantes fibras, intercambiadores de calor y baterías. La naturaleza de las fuerzas de van der Waals entre capas permite a los investigadores usar cinta adhesiva para pelar las capas en un espesor atómico.

Chien es el autor correspondiente de un artículo, titulado "Pequeña brecha energética revelada en CrBr ₃ por espectroscopia de túnel de barrido, "que se publicó el 8 de diciembre en Física Química Física Química . El artículo ha sido seleccionado entre los "artículos candentes, "una colección temática que presenta el trabajo más candente publicado en Física Química Física Química . Este trabajo también aparecerá en la portada exterior de la próxima edición impresa.

Dinesh Baral, un estudiante graduado de la Universidad de Washington de Nepal, fue el autor principal del artículo. Realizó los trabajos experimentales sobre microscopía de túnel de barrido y medición de espectroscopía, y análisis de datos. Otros investigadores que contribuyeron al artículo son el profesor asistente Jifa Tian, Profesor Yuri Dahnovsky y Jinke Tang, un profesor y director de departamento, todo del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Washington.

Los estudiantes de posgrado involucrados en la investigación incluyeron a Zhuangen Fu y Aaron Wang, ambos de China; Uppalaiah Erugu, de la India; Rabindra Dulal y Narendra Shrestha, ambos de Nepal; y Andrei Zadorozhnyi, de Rusia.

Desde el primer grafeno aislado (grafito atómicamente delgado) en 2004, varios materiales de van der Waals con propiedades de metal, semimetal, semiconductor, Se han confirmado aislante y superconductor. Los materiales magnéticos de van der Waals no se unieron a la familia del grafeno hasta 2017.

Los trihaluros de cromo son una familia de materiales magnéticos clave de van der Waals y se han utilizado para explorar el potencial de las aplicaciones espintrónicas. en el que el momento magnético del electrón se utiliza para la computación y el almacenamiento de información en lugar de utilizar las propiedades de carga de los electrones para la electrónica convencional.

Debido a que los materiales de van der Waals tienen interacciones entre capas muy débiles y enlaces de átomo a átomo intracapa relativamente más fuertes, esto permite a los investigadores pelarlos y apilarlos para cualquier combinación de materiales con un espesor atómico.

"Este pelado de los materiales de van der Waals es como pelar las pieles de cebolla, pero a nivel atómico, "Baral explica.

La microscopía y espectroscopía de túnel de barrido es una herramienta de imágenes capaz de medir imágenes de resolución atómica, junto con las propiedades electrónicas en esa escala. Las escamas de tribromuro de cromo se despegaron del cristal a granel hasta obtener un espesor atómicamente delgado y se transfirieron a un sustrato conductor. como el grafito pirolítico altamente orientado, para el estudio.

"La comprensión de la brecha energética del tribromuro de cromo resuelve la controversia existente para la comunidad científica, ", Dice Chien." Esta también es la clave para controlar mejor los dispositivos espintrónicos que involucran tribromuro de cromo ".

Los resultados del estudio proporcionarán a los investigadores una mejor comprensión de este importante material para aplicaciones en espintrónica y materiales cuánticos. Dice Chien.

"Los materiales que tienen tales propiedades tienen aplicaciones potenciales en ingeniería para minimizar el tamaño de los dispositivos electrónicos y espintrónicos hacia el nivel atómico, " él dice.