Un físico ruso y sus colegas internacionales estudiaron un contacto de punto cuántico (QCP) entre dos conductores con campos oscilantes externos aplicados al contacto. Ellos encontraron que para algunos tipos de contactos, un aumento en la frecuencia de oscilación por encima de un valor crítico redujo la corriente a cero, un mecanismo prometedor que puede ayudar a crear componentes nanoelectrónicos. Esta investigación apoyada por la Russian Science Foundation (RSF) fue publicada en el Revisión física B diario.

Una tendencia persistente en la electrónica moderna, La miniaturización ha estimulado la demanda de nuevos dispositivos nanométricos que cuentan con un rendimiento avanzado y aprovechan los efectos cuánticos con electrones que se comportan como partículas y ondas al mismo tiempo. De particular importancia es el control preciso del transporte de carga por medio de campos eléctricos y magnéticos externos. Esto se puede lograr en un pequeño QPC comparable en tamaño a un átomo (varios angstroms) y con solo unas pocas longitudes de onda de electrones encajando. Tales contactos se pueden obtener experimentalmente conectando dos electrodos masivos con una capa de gas de electrones bidimensionales, es decir, gas con partículas que se mueven libremente en dos direcciones solamente, y luego aplicando voltaje a las placas. Cuanto mayor sea el voltaje, cuanto mayor sea el área prohibida para los electrones y más estrecho el contacto.

Los autores realizaron una investigación teórica sobre dos conductores conectados por un QPC sometidos a campos oscilantes externos. Se asumió que los portadores de carga en los conductores tenían diferentes concentraciones iniciales. A bajas frecuencias de oscilación, la corriente en el contacto tiende a igualar las concentraciones. Sin embargo, los científicos descubrieron que, para un cierto tipo de contactos, la corriente cae a cero y las concentraciones nunca son iguales en frecuencias por encima del valor crítico. Esto proporciona evidencia contundente de una transición de fase de no equilibrio, un fenómeno dinámico que explica la diferencia fundamental entre las propiedades del sistema por debajo y por encima del valor crítico de un parámetro externo, en este caso, frecuencia de oscilación.

"Este efecto sorprendente se ilustra mejor con un ejemplo simple. Imagine dos recipientes llenos de agua y sus fondos conectados por un tubo. Si los niveles del agua son diferentes, el agua seguirá fluyendo de un recipiente a otro hasta que sus niveles sean iguales en ambos recipientes. Ahora imagine que agitamos el tubo con una frecuencia por encima de algún valor crítico. El agua dejará de fluir y nunca se equilibrará al mismo nivel. Por supuesto, esto no le pasa al agua en la vida real, pero le sucede a los electrones que fluyen a través de un contacto cuántico "sacudido" por campos eléctricos y magnéticos externos, "explica Oleg Lychkovskiy, un doctorado en física y matemáticas y científico investigador senior en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo (Skoltech), Instituto de Física y Tecnología de Moscú y (MIPT) y V.A. Instituto de Matemáticas Steklov de RAS.

Esta investigación puede allanar el camino para nuevos dispositivos electrónicos a escala nanométrica con una amplia gama de aplicaciones potenciales. Los dispositivos y sistemas electrónicos basados ​​en efectos cuánticos son una vía de investigación prometedora, considerando que el mercado ruso de nanoelectrónica y fotónica puede dispararse a 20 mil millones de rublos para 2027.