Un equipo de científicos coreanos, del Centro de Sistemas Electrónicos de Baja Dimensión Artificial CALDES dentro del Instituto de Ciencias Básicas SII dirigido por el Director Han Woong Yeom, descubrió una nueva clase de solitones, que llamaron solitones quirales.
Un solitón es una bolsa de ondas de electrones cargada que se encuentra entre dos estados topológicos diferentes de materiales unidimensionales 1-D. Está autorreforzado, por lo tanto, una bolsa de ondas extremadamente estable o un pulso que mantiene su forma mientras se propaga,como una ola de tsunami o la forma en que se bombea sangre a través de nuestros cuerpos. Estos son el sello distintivo de los materiales topológicos de dos 2-D y tridimensionales 3-D, sin embargo, su análogo unidimensional nunca antes se había encontradoEn los polímeros conductores como el poliacetileno, existen solitones topológicos. El poliacetileno es una cadena de carbono en zigzag, con cada átomo de carbono unido con un átomo de hidrógeno. A lo largo de la cadena de carbono, se alternan enlaces simples y dobles entre átomos de carbono, lo que resulta en una gran brecha de energía entreestados ocupados y estados vacíos. Experimentalmente se descubrió que el poliacetileno era conductor. El premio Nobel Alan J. Heeger explicó esta naturaleza conductora usando la pared de dominio, un defecto topológico entre dos enlaces alternativos diferentes.en dominios, que se llama solitones.
Movimiento hacia la quiralidad
El equipo de CALDES informó que existe una nueva clase de solitones en los cables atómicos de indio. Los átomos de indio depositados en una superficie de silicio a una temperatura elevada se autoorganizan en una matriz ordenada de cables metálicos, estabilizándose en surcos en las superficies de silicio. Se someten a una cargatransición de onda de densidad CDW a 125 K. Por debajo de la transición CDW es aislante y, lo que es más importante, tiene cuatro dominios CDW distintos, en comparación con dos en poliacetileno. El equipo descubrió que los cuatro dominios dan como resultado tres tipos diferentes de solitones, en lugar deuno en poliacetileno. Los dos solitones adicionales tienen una propiedad interesante, principalmente están cargados con un electrón o un agujero incluso sin impurezas de dopaje. Llamaron a estos dos solitones como los solitones quiral derecho e izquierdo quiral.
El equipo también informó que los solitones quirales, estados de borde topológicos en cadenas atómicas 1-D, están relacionados con los estados de borde quirales del sistema topológico 2-D de aisladores Hall cuánticos. Los estados de borde quirales son responsables del canal conductor presenteen los bordes o superficies de los materiales topológicos nobles 2-D y 3-D, que son aislantes a granel en el interior, pero son metálicos en sus bordes y superficies.
El equipo de CALDES ha demostrado, usando la extensión dimensional por evolución de fase adiabática, que el alambre de indio se puede mapear a un aislador cuántico Hall 2-D. Este mapeo no solo indica que el transporte de carga por solitones quirales está protegido topológicamente, siendo robustoa defectos o perturbaciones que no cierran la brecha de CDW, pero también revela cómo el concepto de materiales nobles en 2-D se puede extender a 1-D
El equipo de investigación coreano, hablando desde su laboratorio en Pohang dijo, "los solitones quirales, defectos topológicos cargados en un cable aislante, pueden utilizarse para futuros dispositivos de almacenamiento de información de un solo electrón que almacenan y liberan electrones uno por uno".también comentó sobre la necesidad de buscar otras contrapartes 1-D de materiales nobles 2-D conocidos, que se espera que tengan propiedades nobles desconocidas.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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