Effetto Hall quantistico:
A temperature molto basse e in presenza di forti campi magnetici, i materiali stratificati possono presentare l’effetto Hall quantistico (QHE). Questo fenomeno provoca la quantizzazione della conduttanza elettrica, dove la conduttanza assume valori discreti specifici. Il QHE nasce dalla formazione di stati elettronici localizzati vicino ai bordi del materiale, che sono influenzati dal campo magnetico.
Superconduttività:
È stato scoperto che alcuni materiali stratificati, come la grafite intercalata e alcuni TMD, mostrano superconduttività quando raffreddati a temperature estremamente basse. La superconduttività è la capacità di un materiale di condurre elettricità con resistenza pari a zero. Nei materiali stratificati, la superconduttività può emergere a causa delle interazioni tra gli elettroni all'interno degli strati e le specie o i difetti intercalati.
Transizione dell'isolante Mott:
I materiali stratificati possono subire una transizione da uno stato metallico a uno stato isolante di Mott quando le correlazioni elettroniche all'interno del materiale diventano forti. Nello stato isolante di Mott, il materiale diventa elettricamente isolante a causa della localizzazione degli elettroni. Questa transizione è guidata dalla repulsione di Coulomb tra gli elettroni, che supera l'energia cinetica che normalmente consentirebbe il libero movimento degli elettroni.
Stato dell'isolante eccitonico:
In alcuni semiconduttori stratificati, come i dichalcogenuri di metalli di transizione, a basse temperature può formarsi uno stato isolante eccitonico. In questo stato, gli elettroni e le lacune (l'assenza di elettroni) si legano strettamente insieme per formare gli eccitoni, che sono effettivamente quasiparticelle neutre. Lo stato isolante eccitonico ostacola il trasporto dei portatori di carica, determinando un comportamento isolante.
Valleytronics:
I materiali stratificati, in particolare i TMD, possiedono strutture di bande elettroniche uniche che danno origine a gradi di libertà a valle. Le valli sono regioni nello spazio della quantità di moto dove le bande di conduzione e di valenza si toccano e possono essere popolate selettivamente con elettroni o lacune. Questa proprietà consente l'elettronica basata sulla valle, o valletronica, che prevede la manipolazione degli indici valle per l'archiviazione e l'elaborazione delle informazioni.
Stato topologico dell'isolante:
I nuovi materiali resistenti possono controllare l'isolamento topologico. Questa struttura è basata su un'analisi topologica di cui non si è parlato esposizione e difetti del materiale. Gli isolatori topologici forniscono soluzioni uniche, così come la polarizzazione della spina e квантовый эффект Холла.
Spingere materiali stratificati a condizioni estreme può rivelare questi fenomeni affascinanti, offrendo nuove intuizioni sulla fisica fondamentale di questi materiali e aprendo la strada a potenziali applicazioni tecnologiche. Queste condizioni estreme possono essere raggiunte attraverso vari mezzi, come basse temperature, alte pressioni, forti campi magnetici o modifiche chimiche, ognuno dei quali può indurre cambiamenti distinti nelle proprietà del materiale. Esplorando questi regimi estremi, gli scienziati mirano a sbloccare nuove funzionalità e manipolare le proprietà dei materiali con una precisione senza precedenti, portando a progressi in campi come l’elettronica, la spintronica e l’informatica quantistica.
