Uma equipe liderada pela física Lia Krusin-Elbaum do City College de Nova York está por trás de pesquisas que podem abrir uma variedade de novas plataformas de dispositivos quânticos para aproveitar estados topológicos emergentes para nano-spintrônica e computação quântica tolerante a falhas.
O grupo de físicos e químicos inventou uma nova técnica fácil e poderosa que usa hidrogênio iônico para reduzir a densidade do portador de carga na massa de isoladores e ímãs topológicos tridimensionais (3D). O resultado é que os canais de condução quântica de superfície ou borda não dissipativos robustos podem ser acessados ​​para manipulação e controle. Sua pesquisa, "Correntes de superfície topológica acessadas através de hidrogenação reversível do volume tridimensional", aparece na revista Nature Communications .

A nova técnica de ajuste de hidrogênio de materiais topológicos e nanoestruturas à base de calcogênio implementada em uma câmara de laboratório usa a inserção e extração de hidrogênio iônico de solução aquosa diluída de ácido clorídrico (HCl), que deixa a estrutura de cristal topológico em camadas, bem como as bandas eletrônicas intactas e tem um benefício extra de remover o óxido nativo da superfície enquanto passiva as superfícies. Nesse processo, que a equipe do City College testa no Laboratório Krusin para transporte elétrico bidimensional, os elétrons são doados por uma ligação reversível de H ⁺ íons para calcogênios, como Te ou Se, e densidades de graneleiros são reduzidas em ordens de magnitude para obter acesso a estados de superfície topológicos robustos sem alterar a mobilidade do portador ou a estrutura de banda.

"O principal avanço deste trabalho é que o novo processo de hidrogenação é totalmente reversível, pois a fração hidrogênio-calcogênio pode ser dissociada por um protocolo de recozimento de baixa temperatura sob o qual o hidrogênio é facilmente removido", disse Krusin-Elbaum, professor da Divisão de Ciência. "Também é multi-ciclável e reprodutível, resolvendo assim uma das principais limitações dos isoladores topológicos magnéticos e não magnéticos e pode ser aplicado não apenas no pós-crescimento de materiais, mas também em nanodispositivos totalmente fabricados".

A pesquisa no Laboratório Krusin se concentra na exploração de novos fenômenos quânticos, como o efeito Quantum Anômalo Hall (QAH), que descreve um isolador que conduz corrente sem dissipação em canais discretos em suas superfícies, supercondutividade 2D e fenômenos de estado axion apresentando um transporte térmico quantizado, todos com potencial, se industrializados, para avançar tecnologias energeticamente eficientes.

Krusin-Elbaum e sua equipe disseram que a técnica que demonstraram é muito geral e, em última análise, pode avançar o potencial de ímãs topológicos intrínsecos para transformar a eletrônica quântica futura. + Explorar mais

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