Los electrones en los materiales tienen una propiedad conocida como 'espín, "que es responsable de una variedad de propiedades, el más conocido es el magnetismo. Magnetos permanentes, como las que se utilizan para las puertas de los frigoríficos, tienen todos los espines de sus electrones alineados en la misma dirección. Los científicos se refieren a este comportamiento como ferromagnetismo, y el campo de investigación de tratar de manipular el espín como espintrónica.

Abajo 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, conocido como "el valle, "aparece en materiales de grafeno. Esta característica única ha dado lugar al campo de Valleytronics, que tiene como objetivo explotar la propiedad del valle para la física emergente y el procesamiento de información, Al igual que 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 la carga y la espintrónica con el giro ". Explica el profesor José Lado, del Departamento de Física Aplicada de Aalto, y uno de los autores del trabajo. "Y lo que es más, 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 ".

Estructuras hechas de rotadas, Los materiales ultradelgados proporcionan una rica plataforma de estado sólido para diseñar dispositivos novedosos. En particular, Recientemente se ha demostrado que las capas de grafeno ligeramente torcidas tienen propiedades interesantes y poco convencionales, que, en última instancia, puede conducir a una nueva familia de materiales para tecnologías cuánticas. Estos estados poco 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 ferroimanes convencionales juegan un papel vital, empujando el grafeno a los reinos de la física del valle. En un trabajo reciente, Doctor. estudiante Tobias Wolf, junto con los Profs. Oded Zilberberg y Gianni Blatter en ETH Zurich, y el Prof. Jose Lado de la Universidad Aalto, mostró 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 ferromagnetos, la ingeniería de torsión del grafeno, y los efectos relativistas fuerzan a la propiedad del "valle" a dominar el comportamiento de los electrones en el material. En particular, los investigadores mostraron 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, La física del valle 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, "Por último, 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 aún no se han encontrado en la naturaleza, y abriría interesantes posibilidades hacia una plataforma potencialmente nueva basada en grafeno para la computación cuántica topológica ".

El papel, "Espirales de valle espontáneo en grafeno bicapa retorcido encapsulado magnéticamente" se publica en la revista Cartas de revisión física .