Esquema de um único conjunto de interações de banda, onde E é a energia da banda e EF a energia de Fermi. Uma mudança na quiralidade ou magnetização causaria uma mudança na condutividade Hall anômala. Esquema de vários conjuntos de interações de banda, onde E é a energia da banda e EF a energia de Fermi. Comparação de CrPt3 fora deste estequiométrico com metais elementares e semimetais magnéticos de Weyl. Crédito:MPI CPfS
A estrutura eletrônica dos materiais metálicos determina o comportamento do transporte de elétrons. Os semimetais magnéticos de Weyl têm uma estrutura eletrônica topológica única - o movimento do elétron é dinamicamente vinculado ao seu spin. Esses semimetais de Weyl se tornaram os materiais quânticos mais interessantes que permitem o transporte sem dissipação, operação de baixa potência, e campos topológicos exóticos que podem acelerar o movimento dos elétrons em novas direções. Os compostos Co 3 Sn 2 S 2 e companhia 2 MnGa, recentemente descoberto pelo grupo Felser, mostraram alguns dos efeitos mais proeminentes devido a um conjunto de duas bandas topológicas.
Pesquisadores do Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos em Dresden, a University of South Florida nos EUA, e colegas de trabalho descobriram um novo mecanismo em compostos magnéticos que acopla várias bandas topológicas. O acoplamento pode aumentar significativamente os efeitos dos fenômenos quânticos. Um desses efeitos é o efeito Hall anômalo que surge com campos de reversão de tempo de quebra de simetria espontânea que causam uma aceleração transversal às correntes de elétrons. Os efeitos observados e previstos em monocristais de Co 3 Sn 2 S 2 e companhia 2 MnGa exibe um aumento considerável em comparação com os ímãs convencionais.
Na publicação atual, os pesquisadores exploraram os compostos XPt 3 , onde eles previram um efeito Hall anômalo quase duas vezes o tamanho dos compostos anteriores. O grande efeito é devido a conjuntos de bandas topológicas emaranhadas com a mesma quiralidade que acelera sinergicamente as partículas carregadas. Interessantemente, a quiralidade das bandas acopla-se à direção de magnetização e determina a direção da aceleração das partículas carregadas. Essa quiralidade pode ser alterada por substituição química. Os resultados teóricos do CrPt 3 mostre o efeito máximo, onde MnPt3 reduziu significativamente o efeito devido à mudança na ordem das bandas quirais.
Filmes finos avançados do CrPt 3 foram cultivadas no Instituto Max Planck. Os cientistas encontraram em vários filmes um efeito Hall anômalo imaculado, robusto contra desordem e variação de temperatura. O resultado é uma forte indicação de que o caráter topológico domina mesmo em temperaturas finitas. Os resultados mostram ser quase duas vezes maiores do que qualquer efeito intrínseco medido em filmes finos. A vantagem dos filmes finos é a facilidade de integração em dispositivos quânticos com uma interação de outras liberdades, como carga, rodar, e calor. XPt 3 filmes mostram a possível utilização para sensores Hall, conversão de carga para rotação em dispositivos eletrônicos, e conversão de carga em calor em dispositivos termoelétricos com uma resposta tão forte.
