p Um fenômeno exótico geralmente associado a campos magnéticos elevados pode ser alcançado sem um campo magnético, de acordo com previsões teóricas de pesquisadores da A * STAR e dos Estados Unidos. Sua análise pode abrir o caminho para um novo tipo de dispositivo optoeletrônico operando em comprimentos de onda longos. p Uma partícula carregada em um campo elétrico sofre uma força que a impulsiona ao longo da direção do campo, criando uma corrente. A partícula em movimento também pode experimentar uma força perpendicular ao seu movimento. Isso pode acontecer na presença de um campo magnético, por exemplo, e pode levar a uma série de propriedades incomuns, particularmente quando o componente perpendicular domina e o elétron começa a seguir uma trajetória inclinada. Mas esse chamado regime de Hall freqüentemente requer grandes campos magnéticos que são impraticáveis ​​para dispositivos reais.

p Justin Song, do A * STAR Institute of High Performance Computing, trabalhando com seu colega Mikhail Kats da Universidade de Wisconsin-Madison, teoricamente previram que um movimento incomum do tipo Hall pode ser aproveitado em temperatura ambiente e sem um campo magnético em uma nova classe de materiais conhecida como materiais de Dirac com lacunas1. "Os materiais Dirac são semimetais por causa de suas simetrias materiais, "explica Song." Os materiais de Dirac com intervalos estreitos quebram suavemente essas simetrias, abrindo pequenos bandgaps. "

p A rota alternativa para um efeito Hall investigada por Song e Kats é baseada nos chamados 'vales' nesses materiais de Dirac com lacunas. Um vale, no contexto da estrutura de banda eletrônica de um material, é um mínimo no qual os elétrons podem se estabelecer. Se houver dois vales com energia idêntica, os elétrons em cada um dos vales de materiais de Dirac com lacunas apresentam trajetórias contrastantes.

p Song e Kats exploraram esse contraste induzindo um desequilíbrio de elétrons em um vale sobre o outro por meio de iluminação de luz circularmente polarizada. Eles revelaram um efeito Hall fotoinduzido (fotocondutividade Hall) com força determinada fortemente pelo comprimento de onda da luz, aumentando por um fator de até um milhão ao mudar da luz visível para o infravermelho distante.

p Isso significa que os materiais Dirac com lacunas com um bandgap eletrônico menor, tais como heteroestruturas de grafeno-nitreto de boro, são mais eficazes do que aqueles com um bandgap maior, incluindo dissulfeto de molibdênio.

p Este fenômeno pode ser útil para o desenvolvimento de novos optoeletrônicos infravermelho distante e terahertz. "Uma perspectiva particularmente tentadora é um novo tipo de conceito de fotodetector que mede a corrente Hall nesses materiais Dirac com lacunas, "diz Song." Esse fotodetector pode possuir potencialmente zero corrente escura líquida, mesmo com uma grande tensão de polarização. "