Credito:Università di Tsukuba
È stato fabbricato un nuovo dispositivo in grado di dimostrare l'effetto Hall anomalo quantistico, in cui piccoli passi di tensione discreti sono generati da un campo magnetico esterno. Questo lavoro potrebbe consentire l'elettronica a bassissima potenza, così come i futuri computer quantistici.
Se prendi un normale filo con corrente elettrica che lo attraversa, puoi creare una nuova tensione elettrica perpendicolare al flusso di corrente applicando un campo magnetico esterno. Questo cosiddetto effetto Hall è stato utilizzato come parte di un semplice sensore magnetico, ma la sensibilità può essere bassa.
Esiste una versione quantistica corrispondente, chiamata effetto Hall anomalo quantistico che arriva in incrementi definiti o quanti. Ciò ha sollevato la possibilità di utilizzare l'effetto Hall anomalo quantistico allo scopo di costruire nuovi cavi altamente conduttivi o persino computer quantistici. Tuttavia, la fisica che porta a questo fenomeno non è ancora completamente compresa.
Ora, un team di ricercatori guidato dall'Istituto di Scienza dei Materiali dell'Università di Tsukuba ha utilizzato un materiale isolante topologico, in cui la corrente scorre alle interfacce ma non attraverso la massa, per indurre un effetto Hall anomalo quantistico.
Utilizzando un materiale ferromagnetico, il ferro, come strato superiore del dispositivo, l'effetto di prossimità magnetico può produrre un ordinamento magnetico senza introdurre disordine che sarebbe causato da un metodo alternativo di drogaggio con le impurità magnetiche. "La corrente prodotta dall'effetto Hall anomalo quantistico può viaggiare lungo l'interfaccia di uno strato senza dissipazione, cosa che potrebbe essere utilizzata in nuovi dispositivi a risparmio energetico", afferma il professor Kuroda Shinji.
Per fabbricare il dispositivo, una pellicola sottile di un'eterostruttura a cristallo singolo costituita da uno strato di ferro sopra il tellururo di stagno è stata coltivata su un modello utilizzando l'epitassia del fascio molecolare. I ricercatori hanno misurato la magnetizzazione della superficie usando i neutroni, che hanno un momento magnetico ma nessuna carica elettrica.
Hanno scoperto che l'ordine ferromagnetico penetra per circa due nanometri nello strato di tellururo di stagno dall'interfaccia con il ferro e può esistere anche a temperatura ambiente. "La nostra ricerca indica la strada verso un mezzo per realizzare la spintronica di prossima generazione e dispositivi di calcolo quantistico", afferma il professor Kuroda.
Queste applicazioni possono richiedere strati che esibiscono l'effetto Hall anomalo quantistico, che questa ricerca ha dimostrato è possibile e può essere facilmente prodotto.
La ricerca è stata pubblicata su The Journal of Physical Chemistry Letters . + Esplora ulteriormente
