Se ha descubierto un nuevo y extraño tipo de magnetismo escondido en un material de sólo seis átomos de espesor.

Hace más de medio siglo, el físico japonés Yusuke Nagaoka descubrió Mi teoría es un método. El campo magnético puede expandirse a partir de los electrones enrollados que buscan incansablemente un lugar donde descansar, lo que es radicalmente diferente a los modelos tradicionales de ferromagnetismo.

Un fenómeno observado recientemente en una pila de semiconductores alternos puede explicarse por las especulaciones de Nagaoka, aunque arroja algunas sorpresas inesperadas.

En un experimento realizado por investigadores de ETH Zurich en Suiza, se superpusieron redes atómicamente delgadas de dos materiales sintéticos diferentes, como páginas del libro más delgado del mundo, para crear un efecto repetitivo conocido como Patrón muaré.

«Estos materiales ondulados han despertado un gran interés en los últimos años, ya que pueden utilizarse para estudiar muy bien los efectos cuánticos de electrones que interactúan fuertemente». El explica Estudio del gran autor y físico Atac Imamoglu.

«Sin embargo, hasta ahora se sabe muy poco sobre sus propiedades magnéticas».

El magnetismo es el esfuerzo colectivo de muchos electrones que se organizan bajo un contrato cuántico dictado por una propiedad llamada espín.

A diferencia del espín de una pelota, el espín de un electrón es una propiedad dual. Nunca es rápido o lento, sólo arriba o abajo. O, si los imaginas como pequeños imanes, al norte o al sur.

Disponga una cantidad suficiente de esos pequeños imanes para que su rotación esté alineada; Su comportamiento colectivo permitiría que algo así como un bloque de hierro ordinario pegara el dibujo de un narciso sonriente de su sobrina en la puerta del refrigerador.

Este acuerdo sobre cómo alinearse se produce gracias a la interacción entre los electrones que se sientan tranquilamente en los asientos de la última fila de sus átomos. La ley cuántica obliga a los electrones con el mismo espín a mantenerse alejados unos de otros, lo que, en las condiciones adecuadas, crea un patrón que amplifica su magnetismo.

En la década de 1960, Nagaoka se dio cuenta de que un tipo similar de orden podría ser moldeado por un acuerdo muy diferente, uno determinado no por intercambios basados ​​en el espín de los electrones, sino por su pasión por los viajes.

Imaginó una red, no muy diferente de un paisaje urbano poblado por electrones sentados en las esquinas como músicos callejeros emocionados. Se dio cuenta de que, dejando sólo un rincón desocupado, los electrones se moverían, con cuidado de encontrar un espacio lo más alejado posible de todos los demás vagabundos cuánticos. Cada salto dejará un nuevo lugar vacío, lo que hará que el «Pit» salte de una calle a la siguiente.

Guiado por este efecto cinético de las esquinas vacías, puede aparecer el mismo efecto de rotación a gran escala, generando un campo magnético exagerado.

es el efecto de ello Desde entonces se le ha visto Entre un pequeño puñado de electrones. Sin embargo, hasta ahora, nadie ha observado que el magnetismo «cinético» de Nagaoka aparezca en masa en la materia.

«Hasta ahora, estos mecanismos del magnetismo cinético sólo se han descubierto en sistemas modelo, por ejemplo en cuatro puntos cuánticos acoplados, pero nunca en sistemas extendidos de estado sólido como los que utilizamos». Él dice Imamoglu.

Este sistema consta de seis capas de dos tipos diferentes de semiconductores: diseleniuro de molibdeno y disulfuro de tungsteno. Al igual que las rejillas de Nagaoka, cada una se puede apilar una encima de la otra de manera que se creen “esquinas de calles” con un efecto muaré para los espacios entre las capas.

Una vez que las capas delgadas se enfriaron para eliminar la mayor cantidad de vibración térmica posible, se aplicó un voltaje eléctrico para enviar una pequeña cantidad de electrones.

Seguramente todo músico callejero ha encontrado una esquina para captar su propia marca. Pero al contrario de lo que imaginaba Nagaoka, el magnetismo sólo aparecía cuando había un gran exceso de electrones.

En lugar de sentirse atraídos por la armonía magnética por la promesa de espacios vacíos, fue la competencia por un lugar armonioso para tocar lo que generó actos dobles de corta duración conocidos como Doble.

Muchas de estas asociaciones intermitentes han hecho que la materia sea magnética de una manera que los físicos nunca antes habían visto.

Si bien es poco probable que este proceso conduzca a alguna nueva tecnología (o formas de poner gráficos de narcisos en los refrigeradores) en el corto plazo, sí brinda a los investigadores información sobre comportamientos que podrían beneficiar a la electrónica en el futuro.

Esta investigación fue publicada en naturaleza.