Se ha fabricado un nuevo dispositivo que puede demostrar el efecto Hall anómalo cuántico, en el que un campo magnético externo genera pequeños pasos de voltaje discretos. Este trabajo puede habilitar la electrónica de potencia extremadamente baja, así como las futuras computadoras cuánticas.

Si toma un cable ordinario con corriente eléctrica atravesándolo, puede crear un nuevo voltaje eléctrico perpendicular al flujo de corriente aplicando un campo magnético externo. Este llamado efecto Hall se ha utilizado como parte de un sensor magnético simple, pero la sensibilidad puede ser baja.

Hay una versión cuántica correspondiente, llamada efecto Hall anómalo cuántico que viene en incrementos definidos, o cuantos. Esto ha planteado la posibilidad de utilizar el efecto Hall anómalo cuántico con el propósito de construir nuevos cables altamente conductores o incluso computadoras cuánticas. Sin embargo, la física que conduce a este fenómeno aún no se comprende por completo.

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por el Instituto de Ciencias de los Materiales de la Universidad de Tsukuba ha utilizado un material aislante topológico, en el que la corriente fluye en las interfaces pero no a través del volumen, para inducir un efecto Hall anómalo cuántico.

Mediante el uso de un material ferromagnético, el hierro, como capa superior del dispositivo, el efecto de proximidad magnética puede producir una ordenación magnética sin introducir el desorden que provocaría un método alternativo de dopaje con impurezas magnéticas. "La corriente producida por el efecto Hall anómalo cuántico puede viajar a lo largo de la interfaz de una capa sin disipación, lo que podría utilizarse en nuevos dispositivos de ahorro de energía", dice el profesor Kuroda Shinji.

Para fabricar el dispositivo, se cultivó una película delgada de una heteroestructura monocristalina que consiste en una capa de hierro encima de telururo de estaño en una plantilla usando epitaxia de haz molecular. Los investigadores midieron la magnetización de la superficie utilizando neutrones, que tienen un momento magnético pero no carga eléctrica.

Descubrieron que el orden ferromagnético penetra unos dos nanómetros en la capa de telururo de estaño desde la interfaz con el hierro y puede existir incluso a temperatura ambiente. "Nuestra investigación señala el camino hacia un medio para realizar la espintrónica de próxima generación y los dispositivos computacionales cuánticos", dice el profesor Kuroda.

Estas aplicaciones pueden requerir capas que muestren el efecto Hall anómalo cuántico, que esta investigación ha demostrado que es posible y se puede producir fácilmente.

La investigación fue publicada en The Journal of Physical Chemistry Letters . + Explora más

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