Los ferroimanes Quantum Hall se encuentran entre los imanes más puros del mundo y uno de los más difíciles de estudiar. Estos imanes 2-D solo se pueden fabricar a temperaturas inferiores a un grado por encima del cero absoluto y en campos magnéticos elevados. sobre la escala de una resonancia magnética.

Pero los ferromagnetos cuánticos de Hall podrían potencialmente hacer cosas realmente interesantes, como la superfluidez del giro del anfitrión, cuales, como superconductividad, permite enviar señales sin pérdida de energía.

En un artículo publicado recientemente en Ciencias , investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson, fueron capaces de excitar y detectar ondas de espín en un ferromaimán de Hall cuántico, demostrando una nueva plataforma para investigar algunas de las posibilidades de este prometedor material.

"Aunque los ferromagnetos cuánticos de Hall se han estudiado durante casi 40 años, estas excitaciones magnéticas hasta ahora han sido inaccesibles utilizando esquemas de medición tradicionales, "dijo Amir Yacoby, Catedrático de Física y de Física Aplicada en SEAS y autor principal del artículo.

Yacoby y su equipo utilizaron grafeno como su ferromagnético Hall cuántico. Para excitar una onda giratoria, los investigadores convirtieron una señal eléctrica en una señal de giro creando un diferencial de voltaje entre dos bordes en el grafeno. Los electrones en el "borde caliente" (el borde con mayor voltaje) quieren moverse hacia el "borde frío" (el borde con menor voltaje) pero para hacerlo, necesitan darle la vuelta a su giro.

"Cuando los electrones giran su espín, emiten una especie de impulso, llamado momento angular de espín, "dijo Di Wei, estudiante de posgrado en el Yacoby Lab y primer autor del artículo. "Ese impulso tiene que ir a alguna parte, y sucede que el ferromagnet está ahí para absorberlo ".

Ese impulso es como un guijarro que cae en un estanque:inicia una onda giratoria, que se propaga como un juego cuántico de teléfono, cada electrón está parado y comunicando espín a su vecino acoplado.

Cuando la ola llega al otro lado, choca contra los electrones en el borde, transfiriéndoles su impulso y haciendo que los electrones cambien su espín. Cuando el espín del electrón voltea, los electrones se mueven a diferentes áreas en el borde, que luego es detectada como una señal eléctrica por los investigadores. Esta combinación de efectos con electrónica podría tener un impacto importante en una variedad de aplicaciones, incluidos los más pequeños, más rápido, y computadoras más eficientes.

"Investigaciones anteriores demostraron algo similar, en términos de usar una señal eléctrica para generar una onda de giro, pero esta es la primera vez que se muestra ese fenómeno en un sistema 2-D sintonizado con el régimen de Hall cuántico, ", dijo Wei." Este sistema también nos permite estudiar aspectos interesantes de las ondas de giro, potencialmente incluso superfluidez de giro ".