Aunque el nitruro de boro se ve muy similar al grafeno en su estructura, tiene propiedades optoelectrónicas completamente diferentes. Sus componentes, los elementos boro y nitrógeno, organizan, como los átomos de carbono en el grafeno, una estructura hexagonal similar a un panal de abejas.capas bidimensionales que solo tienen un espesor de capa atómica. Las capas individuales están unidas débilmente entre sí por las llamadas fuerzas de van der Waals y, por lo tanto, pueden separarse fácilmente entre sí.
Los físicos de Julius-Maximilians-Universität Würzburg JMU en Baviera, Alemania, en cooperación con la Universidad Técnica de Sydney en Australia ahora han tenido éxito por primera vez en demostrar experimentalmente los llamados centros de espín en un cristal de nitruro de boro. ProfesorVladimir Dyakonov, titular de la Cátedra de Física Experimental VI en el Instituto de Física, y su equipo fueron responsables de esto por parte de la JMU y llevaron a cabo los experimentos cruciales. Los resultados del trabajo han sido publicados en la revista científica. Materiales de la naturaleza .
En la red cristalina en capas de nitruro de boro, los físicos encontraron un defecto especial, un átomo de boro perdido, que exhibe un momento dipolar magnético, también conocido como giro. Además, también puede absorber y emitir luz y, por lo tanto, tambiénllamado centro de color. Para estudiar en detalle las propiedades magnetoópticas del emisor cuántico, los científicos de JMU han desarrollado una técnica experimental especial que utiliza la combinación de un campo magnético estático y de alta frecuencia.
Se necesita un poco de suerte
"Si varía la frecuencia del campo magnético alterno, en algún momento golpea exactamente la frecuencia del giro y la fotoluminiscencia cambia dramáticamente", explica Dyakonov. Sin embargo, se necesita un poco de suerte, ya que es difícilpredecir a qué frecuencias hay que buscar estados de espín desconocidos. Dyakonov y su equipo habían descubierto estos centros en el sistema cristalino 2D, que anteriormente solo se habían predicho teóricamente. Entre otras cosas, pudieron demostrar la polarización del espín, es decir, la alineacióndel momento magnético del defecto bajo excitación óptica, incluso a temperatura ambiente.
Esto hace que los experimentos también sean interesantes para aplicaciones técnicas: los científicos de todo el mundo están trabajando actualmente para encontrar un sistema de estado sólido en el que el estado de rotación se pueda alinear, manipular a pedido y luego leer de forma óptica o eléctrica ".el centro de espín que hemos identificado en nitruro de boro cumple con estos requisitos ", agrega Dyakonov. Debido a que tiene un espín y además absorbe y emite luz, es un bit cuántico que se puede utilizar en la detección cuántica y la información cuántica. La nueva tecnología de navegación también podría funcionarcon esta tecnología, es por eso que las agencias espaciales como DLR y NASA también están llevando a cabo una investigación intensiva sobre este tema.
Diseño de materiales según el principio del ladrillo de Lego
Para el científico básico, los materiales 2D también son interesantes desde otro punto de vista. Tienen una estructura de capas muy especial, combinada con la única unión débil de las capas entre sí, ofrece la posibilidad de construir diferentes secuencias de apilamiento a partir de diferentes semiconductores"Si luego coloca un defecto en una de estas capas, lo llamamos sonda de rotación, esto puede ayudar a comprender las propiedades de las capas adyacentes, pero también a cambiar las propiedades físicas de toda la pila", dice Dyakonov.
En un siguiente paso, Dyakonov y sus colegas, por lo tanto, quieren producir, entre otras cosas, heteroestructuras hechas de semiconductores de múltiples capas con una capa de nitruro de boro como capa intermedia. Están convencidos de: "Si las capas atómicamente delgadas de nitruro de boro, queestán 'decorados' con centros de rotación individuales, se pueden producir e incorporar a una heteroestructura, será posible diseñar cristales artificiales bidimensionales basados en los principios del ladrillo de Lego e investigar sus propiedades ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Würzburg . Original escrito por Gunnar Bartsch. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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