A menudo hay una simetría pronunciada cuando miras la red de cristales: no importa dónde mires, los átomos están dispuestos uniformemente en todas las direcciones. Este comportamiento también era de esperar por un cristal, que los físicos enel Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR, la Universidad de Varsovia y la Academia de Ciencias de Polonia produjeron, mediante un proceso especial: un compuesto de un semiconductor de arseniuro de indio, enriquecido con algo de hierro. Sin embargo, el material no se adhirió asimetría perfecta. El hierro formó estructuras bidimensionales en forma de laminilla en el cristal que le dieron al material una propiedad sorprendente: se volvió magnético. A largo plazo, el resultado podría ser vital para comprender los superconductores.
"Utilizando las posibilidades de nuestro Centro de Ion Beam, disparamos iones de hierro rápidos a un cristal hecho de arseniuro de indio, un semiconductor hecho de indio y arsénico", dice el Dr. Shengqiang Zhou, físico del Instituto HZDR de Física de Ion Beam yInvestigación de materiales ". El hierro penetró aproximadamente cien nanómetros de profundidad en la superficie del cristal". Los iones de hierro permanecieron en la minoría, constituían solo un pequeño porcentaje en la superficie. Luego, los investigadores dispararon pulsos de luz al cristal con un láser.Los destellos fueron ultra cortos, de modo que solo la superficie se derritió. "Durante mucho menos de un microsegundo, los cien nanómetros superiores fueron una sopa caliente, mientras que el cristal debajo permaneció frío y bien ordenado", dice Zhou, que describe el resultado.
La superficie del cristal se enfrió nuevamente en un abrir y cerrar de ojos después del bombardeo con láser. Algo inusual sucedió: la superficie había vuelto esencialmente a la estructura reticular de arseniuro de indio. Sin embargo, el enfriamiento fue tan rápido que los átomos de hierro notienen suficiente tiempo para encontrar y ocupar un estado reticular regular en el cristal. En cambio, los átomos metálicos unieron fuerzas con sus pares para formar estructuras notables: pequeñas láminas bidimensionales, dispuestas en paralelo.
"Fue una sorpresa que los átomos de hierro estuvieran dispuestos de esta manera", dice Zhou. "Así pudimos crear una estructura laminar así por primera vez a nivel mundial". Cuando los expertos examinaron el material recién creado más de cerca, determinaron que se había vuelto magnético debido a la influencia del hierro. Los investigadores de Polonia y Alemania también lograron describir teóricamente el proceso y simularlo en la computadora ". Los átomos de hierro se organizaron en una estructura laminar porque esto era energéticamenteestado más favorable que podrían tomar en el breve período de tiempo ", dice el profesor Tomasz Dietl del Centro Internacional de Investigación MagTop de la Academia de Ciencias de Polonia, resumiendo el resultado de los cálculos.
El resultado podría ser relevante, por ejemplo, para comprender los superconductores, una clase de materiales que pueden conducir electricidad por completo sin pérdida ". Las estructuras en forma de láminas también se pueden encontrar en muchos materiales superconductores", explica Zhou. "Nuestro compuesto podríapor lo tanto, sirven como un sistema modelo y ayudan a comprender mejor el comportamiento de los superconductores. "Esto quizás también podría servir para optimizar sus propiedades: para que los superconductores funcionen, actualmente deben enfriarse a temperaturas relativamente bajas de, por ejemplo, menos doscientos gradosCelsius: el objetivo de muchos expertos es aumentar estas temperaturas gradualmente, hasta que encuentren un material soñado, que pierda su resistencia eléctrica incluso a temperaturas ambiente normales.
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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