Científicos de la Universidad de Wollongong (UOW), trabajando con colegas de la Universidad de Beihang de China, Universidad de Nankai, e Instituto de Física de la Academia China de Ciencias, han creado con éxito una escala atómica, celosía kagome electrónica bidimensional con aplicaciones potenciales en electrónica y computación cuántica.

El artículo de investigación se publica en la edición de noviembre de Avances de la ciencia .

Una celosía kagome lleva el nombre de un patrón de bambú tejido tradicional japonés compuesto por triángulos y hexágonos entrelazados.

El equipo de investigación creó la red de kagome colocando capas y retorciendo dos nanohojas de silicene. Silicene es una base de silicio, un átomo de espesor Material de fermión Dirac con estructura de panal hexagonal, que los electrones pueden atravesar a una velocidad cercana a la de la luz.

Cuando el silicene se tuerce en una celosía de kagome, sin embargo, los electrones quedan "atrapados", dando vueltas en los hexágonos de la celosía.

Dr. Yi Du, quien dirige el grupo de Microscopía de Túnel de Escaneo (STM) en el Instituto de Materiales Superconductores y Electrónicos (ISEM) de la UOW y el Centro de Investigación Conjunto Beihang-UOW, es el autor correspondiente del artículo.

Dijo que los científicos han estado interesados ​​durante mucho tiempo en hacer una red kagome 2-D debido a las útiles propiedades electrónicas teóricas que tendría dicha estructura.

"Los teóricos predijeron hace mucho tiempo que si pones electrones en una red de kagome electrónica, interferencias destructivas significarían los electrones, en lugar de fluir, giraría en un vórtice y se encerraría en la celosía. Es equivalente a que alguien se pierda en un laberinto y nunca salga, "Dijo el Dr. Du.

"El punto interesante es que los electrones estarán libres solo cuando se rompa la red, cuando crea un borde. Cuando se forma un borde, los electrones se moverán junto con él sin ninguna resistencia eléctrica; tiene una resistencia muy baja, por lo que la energía y los electrones muy bajos pueden moverse muy rápido, a la velocidad de la luz. Esto es de gran importancia para diseñar y desarrollar dispositivos de bajo costo energético.

"Mientras tanto, con un fuerte efecto de acoplamiento espín-orbital, nuevos fenómenos cuánticos, como el efecto Hall cuántico de fricción, se espera que ocurra a temperatura ambiente. Esto allanará el camino para los dispositivos cuánticos en el futuro ".

Si bien las propiedades teóricas de una red de kagome electrónica la hicieron de gran interés para los científicos, La creación de un material de este tipo ha resultado ser un gran desafío.

"Para que funcione según lo previsto, tienes que asegurarte de que la celosía sea constante, y que las longitudes de la red son comparables a las longitudes de onda del electrón, que descarta muchos materiales, "Dijo el Dr. Du.

"Tiene que ser un tipo de material en el que el electrón solo pueda moverse en la superficie. Y tienes que encontrar algo que sea conductor, y también tiene un efecto de acoplamiento espín-orbital muy fuerte.

"No hay muchos elementos en el mundo que tengan estas propiedades".

Un elemento que lo hace es el siliceno. El Dr. Du y sus colegas crearon su red de kagome electrónica 2-D retorciendo dos capas de silicene. Con un ángulo de rotación de 21,8 grados, formaron una red de kagome.

Y cuando los investigadores le ponen electrones, se comportó como se predijo.

"Observamos todos los fenómenos cuánticos predichos teóricamente en nuestra red de kagome artificial en silicene, "Dijo el Dr. Du.

Los beneficios esperados de este avance serán dispositivos electrónicos mucho más eficientes energéticamente y más rápidos, ordenadores más potentes.