El concepto de quiralidad está bien establecido en la ciencia: cuando un objeto no puede superponerse a su imagen especular, tanto el objeto como su imagen especular se denominan quirales. En la industria farmacéutica, por ejemplo, más del 50% de los productos farmacéuticamente activosLas moléculas utilizadas hoy en día son moléculas quirales. Si bien uno de los "enantiómeros" salva vidas, su contraparte con la mano opuesta puede ser venenosa. Otro concepto que ha encontrado un amplio interés en la ciencia de materiales contemporánea es la topología, ya que muchos de los denominados materiales topológicos presentan características exóticaspropiedades. Por ejemplo, los materiales topológicos pueden tener estados de borde protegidos donde los electrones fluyen libremente sin resistencia, como si se creara un camino superconductor de electrones en el borde de un material. Estas propiedades no convencionales son una manifestación de la naturaleza cuántica de la materia.los materiales pueden clasificarse por un número cuántico especial, llamado carga topológica o número de Chern.
Los materiales topológicos quirales tienen propiedades particularmente únicas que pueden ser útiles en dispositivos futuros para computadoras cuánticas que podrían acelerar considerablemente los cálculos. Un ejemplo de tal propiedad es la gran corriente fotogalvánica cuantificada largamente buscada. Aquí se genera una corriente continua fija enun material topológico quiral una vez expuesto a una luz polarizada circularmente, que es independiente de la fuerza de la radiación incidente y su dirección puede ser manipulada por la polarización de la luz incidente. Este fenómeno se basa en el hecho de que el material posee una alta carga topológica de4, que es el valor máximo posible en cualquier material.
Químicos y físicos de estado sólido del Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos MPI CPfS, el Instituto Leibniz para la Investigación de Materiales y Estado Sólido IFW, el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR, el Helmholtz-Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie HZB y la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Hefei logró realizar este peculiar estado electrónico por primera vez en el nuevo compuesto topológico quiral PtGa. Sus resultados han sido publicados en Comunicaciones de la naturaleza 1.
En el estudio, los investigadores han utilizado un acoplamiento de órbita de giro excepcionalmente fuerte en PtGa como parámetro clave para resolver y contar claramente el número de estados de superficie topológicos especiales, llamados arcos de Fermi, que determinan la carga topológica ". PtGa es elmejor compuesto existente en la naturaleza con estructura quiral B20 para observar arcos de Fermi divididos por rotación y realizar el máximo número de Chern 4 ya que tiene el acoplamiento de órbita de rotación más fuerte ", dice Kaustuv Manna, uno de los autores del estudio que trabaja como científico.en el Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos Dresden.
Los cálculos teóricos realizados por Yan Sun y sus colegas sugirieron que el compuesto PtGa es un candidato muy prometedor para observar la alta carga topológica que fue verificado experimentalmente por Mengyu Yao y sus colegas que realizaron estudios detallados de espectroscopía de fotoemisión de ángulo resuelto ARPES.ARPES es una herramienta poderosa para investigar el comportamiento de los electrones en los sólidos.
"El trabajo de Yao et al. Revela que PtGa es un semimetal topológico con una carga quiral máxima y tiene el acoplamiento spin-orbital más fuerte entre todos los cristales quirales identificados hasta la fecha. Esta observación es significativa y tiene grandes implicaciones para su transportepropiedades, como el magnetotransporte ", explica Ming Shi, profesor y científico principal del Instituto Paul Scherrer, Suiza.
El estudio es un ejemplo de una excelente colaboración entre grupos de investigación que cubren diferentes áreas de especialización. Dentro del grupo de excelencia ct.qmat, los científicos están cooperando para investigar estados fundamentalmente nuevos de la materia ". Nos estamos centrando en materiales novedosos cuyas propiedades observadas ylas funciones son impulsadas por interacciones de mecánica cuántica a nivel atómico, con semimetales como PtGa como uno de los ejemplos más emocionantes ", dice Jochen Wosnitza, Director del Laboratorio de campo magnético alto HLD de Dresden en HZDR, refiriéndose a uno de los gruposprincipales temas de investigación: los institutos que participan en el grupo y colaboran en la publicación actual incluyen los socios del concepto DRESDEN MPI CPfS, IFW y HZDR
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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