Investigadores en China y en UC Davis han medido la alta conductividad en capas muy delgadas de arseniuro de niobio, un tipo de material llamado Weyl semimetal. El material tiene aproximadamente tres veces la conductividad del cobre a temperatura ambiente, dijo Sergey Savrasov, profesor defísica en UC Davis. Savrasov es coautor del artículo publicado el 18 de marzo en Materiales de la naturaleza .
Los nuevos materiales que conducen electricidad son de gran interés para los físicos y científicos de materiales, tanto para la investigación básica como porque podrían conducir a nuevos tipos de dispositivos electrónicos.
Savrasov trabaja en física teórica de la materia condensada. Con otros, propuso la existencia de semimetales de Weyl en 2011. El equipo chino pudo fabricar y probar pequeñas piezas, llamadas nanocinturones, de arseniuro de niobio, confirmando las predicciones de la teoría. Los nanocinturonesson tan delgados que son esencialmente bidimensionales.
"Un semimetal de Weyl no es un conductor o un aislante, sino algo intermedio", dijo Savrasov. El arseniuro de niobio, por ejemplo, es un conductor pobre a granel pero tiene una superficie metálica que conduce electricidad. La superficie está topológicamente protegida,lo que significa que no se puede cambiar sin destruir el material a granel.
Con la mayoría de los materiales, las superficies se pueden alterar químicamente a medida que recogen impurezas del medio ambiente. Estas impurezas pueden interferir con la conductividad. Pero las superficies protegidas topológicamente rechazan estas impurezas.
"En teoría, esperamos que las superficies de Weyl sean buenos conductores ya que no toleran las impurezas", dijo Savrasov.
Si piensa en electrones que fluyen a través del material, imagínelos rebotando o dispersándose de las impurezas. A nivel cuántico, un material conductor tiene una superficie de Fermi que describe todos los estados de energía cuántica que los electrones pueden ocupar. Esta superficie de Fermi afecta la conductividad deel material.
Los nanocinturones probados en estos experimentos tenían una superficie de Fermi o un arco de Fermi limitados, lo que significa que los electrones solo podían dispersarse en un rango limitado de estados cuánticos.
"El arco de Fermi limita los estados a los que los electrones pueden recuperarse, por lo tanto no están dispersos", dijo Savrasov.
Los materiales que son altamente conductores a escalas muy pequeñas podrían ser útiles a medida que los ingenieros se esfuerzan por construir circuitos cada vez más pequeños. Menos resistencia eléctrica significa que se genera menos calor a medida que pasa la corriente.
Los coautores en el papel son Cheng Zhang, Zhuoliang Ni, Jinglei Zhang, Xiang Yuan, Yanwen Liu, Yichao Zou, Zhiming Liao, Yongping Du, Awadhesh Narayan, Hongming Zhang, Tiancheng Gu, Xuesong Zhu, Li Pi, Stefano Sanvito, XiaodongHan, Jin Zou y Faxian Xiu. Las instituciones de investigación representadas incluyen la Universidad de Fudan, Shanghai; Academia de Ciencias de China, Hefei; Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing y Universidad de Nanjing, Nanjing; Universidad de Tecnología de Beijing; Universidad de Queensland, Australia;ETH Zúrich, Suiza, y Trinity College de Dublín, Irlanda. El apoyo financiero provino de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y otras agencias gubernamentales chinas, la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., El Consejo de Investigación de Australia y la Fundación Científica de Irlanda.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Davis . Original escrito por Andy Fell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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