I ricercatori della Aalto University hanno prodotto materiali artificiali con proprietà elettroniche ingegnerizzate. Spostando i singoli atomi al microscopio, gli scienziati sono stati in grado di creare reticoli atomici con una risposta elettrica predeterminata. La possibilità di disporre con precisione gli atomi su un campione avvicina i "materiali quantistici di design" alla realtà. Disponendo gli atomi in un reticolo, diventa possibile ingegnerizzare le proprietà elettroniche del materiale attraverso la struttura atomica.

Lavorando a una temperatura di quattro gradi Kelvin, i ricercatori hanno utilizzato un microscopio a effetto tunnel (STM) per organizzare i posti vacanti in un singolo strato di atomi di cloro supportati su un cristallo di rame.

"La corrispondenza tra struttura atomica e proprietà elettroniche è ovviamente ciò che accade anche nei materiali reali, ma qui abbiamo il controllo completo sulla struttura. In linea di principio, potremmo prendere di mira qualsiasi proprietà elettronica e implementarla sperimentalmente", dice il dottor Robert Drost che ha condotto gli esperimenti all'Università di Aalto.

Usando il loro metodo di assemblaggio atomico, il team di ricerca ha dimostrato il controllo completo creando due strutture reali ispirate a sistemi modello fondamentali con proprietà elettroniche esotiche.

L'approccio non si limita nemmeno al sistema di cloro scelto dal gruppo di ricerca. Lo stesso metodo può essere applicato in molti sistemi ben conosciuti in superficie e nanoscienza e potrebbe anche essere adattato a sistemi mesoscopici, come punti quantici, che sono controllati attraverso processi litografici.

"Ci sono molte proposte teoriche affascinanti che non esistono nei materiali reali. Questa è la nostra occasione per testare sperimentalmente queste idee", spiega l'Academy Research Fellow Teemu Ojanen alla Aalto University.