Las computadoras de hoy usan la presencia o ausencia de carga (0 y 1) para codificar información, donde el movimiento físico de las cargas consume energía y produce calor. Una alternativa novedosa es utilizar el número cuántico de ondas de electrones mediante el cual es posible la codificación de información sin mover físicamente los portadores. Este estudio muestra que la manipulación del número cuántico de ondas es posible controlando la configuración de apilamiento y la orientación de diferentes materiales bidimensionales.

Valleytronics da lugar a la corriente del valle, un establo, Corriente sin disipación impulsada por un campo pseudo-magnético, Curvatura de baya. Esto, a su vez, permite la tecnología de almacenamiento y procesamiento de información basada en Valleytronics. Un requisito previo para la aparición de la curvatura de Berry es una simetría de inversión rota o una simetría de inversión de tiempo rota. Por lo tanto, los materiales bidimensionales, como los dicalcogenuros de metales de transición y el grafeno bicapa cerrado, se estudian ampliamente para los valleytronics, ya que exhiben una simetría de inversión rota.

Para la mayoría de los estudios relacionados con el grafeno y otros materiales bidimensionales, estos materiales están encapsulados con nitruro de boro hexagonal (hBN), un material de banda ancha ancha que tiene un parámetro de celosía comparable al del grafeno. La encapsulación con la capa de hBN protege el grafeno y otros materiales bidimensionales de la adsorción no deseada de moléculas extraviadas mientras mantiene intactas sus propiedades. hBN también actúa como un sustrato bidimensional liso a diferencia del SiO ₂ que es muy no uniforme, aumentando la movilidad de los portadores en grafeno. Sin embargo, la mayoría de los estudios de Valleytronics sobre grafeno bicapa con encapsulación de hBN no han tenido en cuenta el efecto de la capa de hBN al romper la simetría de la capa de grafeno bicapa e inducir la curvatura de Berry.

Por esta razón, Postdoctorado del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST) Afsal Kareekunnan, El profesor principal Manoharan Muruganathan y el profesor Hiroshi Mizuta decidieron que era vital tener en cuenta el efecto del hBN como sustrato y como capa de encapsulación sobre las propiedades valleytronics del grafeno bicapa. Mediante el uso de cálculos de primeros principios, encontraron que para las heteroestructuras proporcionales de hBN / grafeno bicapa, la configuración y la orientación de la capa hBN tiene un efecto inmenso sobre la polaridad, así como la magnitud de la curvatura de Berry.

Para heteroestructuras de grafeno bicapa / hBN no encapsulado, donde hBN está presente solo en la parte inferior, la simetría de la capa se rompe debido a la diferencia en el potencial experimentado por las dos capas del grafeno bicapa. Esta asimetría de capas induce una curvatura Berry distinta de cero. Sin embargo, La encapsulación del grafeno bicapa con hBN (donde el hBN superior e inferior están desfasados ​​entre sí) anula el efecto del hBN e impulsa el sistema hacia la simetría. reduciendo la magnitud de la curvatura de Berry. Una pequeña curvatura de Berry que todavía está presente es la característica del grafeno bicapa prístino donde la transferencia de carga espontánea de los valles a una de las capas da como resultado una ligera asimetría entre las capas, como informó el grupo anteriormente.

Sin embargo, encapsular el grafeno bicapa con el hBN superior e inferior en fase entre sí mejora el efecto del hBN, lo que lleva a un aumento de la asimetría entre las capas y una gran curvatura de Berry. Esto se debe al potencial asimétrico experimentado por las dos capas de grafeno bicapa del hBN superior e inferior. El grupo también ha descubierto que la magnitud y la polaridad de la curvatura de Berry se pueden ajustar en todos los casos mencionados anteriormente con la aplicación de un campo eléctrico fuera del plano.

"Creemos que, desde perspectivas tanto teóricas como experimentales, un análisis tan preciso del efecto del uso de hBN como sustrato y como capa de encapsulación para dispositivos basados ​​en grafeno, da una visión profunda del sistema que tiene un gran potencial para ser un material Valleytronic ideal, "Dijo el profesor Mizuta.