Investigadores de la Universidad de Rice, en colaboración con instituciones, incluido el Centro Nacional de Investigación de Radiación de Sincrotrón de Taiwán, identificaron con éxito evidencia de neumáticos electrónicos planos activos en un superconductor de Kagome. Este importante hallazgo puede provocar una revolución en los enfoques para diseñar materiales cuánticos, que son vitales para promover futuras electrónica y tecnologías informáticas, incluidos súper conductores, aisladores topológicos y electrónica a base de giro.
El estudio, dirigido por un equipo de físicos de la Universidad de Rice, se centra en el Kagome Metal CSCR₅ basado en Chrome, que revela propiedades súper conductoras. Los metales de Kagome son reconocidos por sus estructuras de cuadrícula bidimensionales únicas compuestas por triángulos de intercambio de esquina. Las teorías recientes sugieren que estos materiales pueden albergar orbitales moleculares compactos de la muerte de electrones pueden conducir a una súper conducción no convencional y nuevos pedidos magnéticos impulsados por los efectos de correlación de electrones. A diferencia de los materiales típicos, donde los neumáticos electrónicos planos a menudo están inactivos y están sintonizados desde los niveles de energía relevantes, los neumáticos planos en CSCR₃SB₅ juegan un papel activo en la configuración de las propiedades del material.
«Nuestros resultados confirman una sorprendente predicción teórica y establecen una ruta para la súper conducción exótica técnica por control químico y estructural», explicó Pengcheng Dai, uno de los investigadores más importantes.
Este avance no solo valida modelos teóricos, sino que también enfatiza el potencial para utilizar la geometría compleja de las rejillas de Kagome para manipular el comportamiento eléctrico en los sólidos. Ming Yi, otro miembro del equipo, enfatizó que al identificar estos neumáticos planos activos, el estudio demuestra una relación significativa entre la geometría de programación y los estados cuánticos emergentes.
Para investigar los modos de electrones activos de la onda estacionaria, el equipo de investigación utilizó dos técnicas avanzadas de sincrotrona en combinación con modelado teórico. Se usó la espectroscopía de emisión de foto de ángulo a have (ARPE) para mapear los electrones transmitidos bajo luz sincrotrón, lo que revela efectivamente varias firmas en relación con el orbital molecular compacto. Además, se usó la propagación de rayos X inelástica resonante (RIX) para medir las excitaciones magnéticas relacionadas con estos modos electrónicos. «Los resultados de Arpe y Rixs ofrecen una imagen coherente que ilustra que los neumáticos planos son participantes activos en la definición del paisaje magnético y electrónico», dijo Qimiao Si, otro físico líder involucrado en la investigación.
El marco teórico para respaldar los hallazgos se desarrolló mediante un análisis de correlaciones fuertes basadas en un modelo de horario electrónico especializado, que reflejaba con precisión las características observadas y dirigió la interpretación de los resultados. Fang Xie, miembro junior de Rice Academy, jugó un papel crucial en este componente teórico.
El logro de tales datos precisos y perspicaces requirió la síntesis de cristales inusualmente grandes y puros de CSCR₃SB₅. Esto se logró mediante un método refinado que produjo muestras 100 veces más grandes que los intentos anteriores, según lo establecido por el estudiante graduado de Rice y co-primero autor Zehao Wang.
El estudio subraya la importancia de la cooperación interdisciplinaria, según Yucheng Guo, un estudiante graduado que participa en liderar el trabajo de ARPES. «Este trabajo solo fue posible a través de un esfuerzo conjunto que trajo diseño de materiales, síntesis, caracterización espectroscópica de electrones y magnéticos y análisis teórico juntos», dijo Guo.
Los hallazgos se publicaron en la prestigiosa revista Nature Communications, que mejora la comprensión de la comunidad científica de comportamiento cuántico en materiales y nuevos caminos sugiere el desarrollo de tecnologías cuánticas avanzadas.
