Foi fabricado um novo dispositivo que pode demonstrar o efeito Hall anômalo quântico, no qual pequenos e discretos passos de tensão são gerados por um campo magnético externo. Este trabalho pode permitir eletrônica de potência extremamente baixa, bem como futuros computadores quânticos.
Se você pegar um fio comum com corrente elétrica passando por ele, poderá criar uma nova tensão elétrica perpendicular ao fluxo de corrente aplicando um campo magnético externo. Este chamado efeito Hall tem sido usado como parte de um sensor magnético simples, mas a sensibilidade pode ser baixa.

Existe uma versão quântica correspondente, chamada de efeito Hall anômalo quântico, que vem em incrementos definidos, ou quanta. Isso levantou a possibilidade de usar o efeito Hall anômalo quântico com a finalidade de construir novos fios altamente condutores ou até mesmo computadores quânticos. No entanto, a física que leva a esse fenômeno ainda não é completamente compreendida.

Agora, uma equipe de pesquisadores liderada pelo Instituto de Ciência dos Materiais da Universidade de Tsukuba usou um material isolante topológico, no qual a corrente flui nas interfaces, mas não no volume, para induzir um efeito Hall anômalo quântico.

Ao usar um material ferromagnético, o ferro, como camada superior do dispositivo, o efeito de proximidade magnética pode produzir ordenamento magnético sem introduzir desordem que seria causada por um método alternativo de dopagem com impurezas magnéticas. “A corrente produzida pelo efeito Hall anômalo quântico pode viajar ao longo da interface de uma camada sem dissipação, o que pode ser utilizado em novos dispositivos de economia de energia”, diz o professor Kuroda Shinji.

Para fabricar o dispositivo, um filme fino de uma heteroestrutura de cristal único consistindo de uma camada de ferro em cima de telureto de estanho foi cultivado em um modelo usando epitaxia de feixe molecular. Os pesquisadores mediram a magnetização da superfície usando nêutrons, que têm um momento magnético, mas nenhuma carga elétrica.

Eles descobriram que a ordem ferromagnética penetra cerca de dois nanômetros na camada de telureto de estanho da interface com o ferro e pode existir mesmo à temperatura ambiente. “Nossa pesquisa aponta o caminho para um meio de realizar spintrônica de próxima geração e dispositivos computacionais quânticos”, diz o professor Kuroda.

Essas aplicações podem exigir camadas que exibam o efeito Hall anômalo quântico, que esta pesquisa mostrou ser possível e pode ser facilmente produzido.

A pesquisa foi publicada no The Journal of Physical Chemistry Letters . + Explorar mais

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