Dopar un aislante topológico con impurezas magnéticas rompe la simetría de inversión temporal y abre una nueva vía a la espintrónica

Los aislantes topológicos son materiales que conducen electrones en su superficie exterior, pero actúan como aislantes en su volumen interior. Esta propiedad tiene su origen en la forma en que los electrones se mueven a través del material. Los electrones poseen un espín mecánico-cuántico que apunta hacia “arriba” o hacia “abajo”. El espín es normalmente independiente del movimiento de los electrones, pero dentro de los aislantes topológicos, el espín de los electrones está estrechamente relacionado con su movimiento. El resultado es que los aislantes topológicos tridimensionales, como las aleaciones de BixSb1 –x y los cristales Bi2Se3 y Bi2Te3, presentan estados de conducción superficiales muy robustos (protegidos topológicamente) que solo pueden ser destruidos por cambios que también destruyan el carácter aislante de su volumen, eso sí, siempre que el material conserve la simetría de inversión temporal, que el aislante topológico no sea magnético en ausencia de un campo magnético externo. La teoría afirma que si la simetría de inversión temporal se rompe, incluso la perturbación magnética más débil es capaz de abrir una brecha en el espectro de estados de conducción superficial protegidas topológicamente. Y. L. Chen (Universidad de Stanford) et al. han confirmado por primera vez esta teoría utilizando el aislante topológico cristalino Bi2Se3 en el que han introducido impurezas magnéticas (Mg y Fe). Un control tan preciso de las propiedades magnéticas de un material con un número contado de impurezas promete muchas aplicaciones en la industria de la grabación magnética de información de alta escala de integración, tanto en discos duros, como en memorias magnéticas de estado sólido, etc. Los aislantes topológicos también pueden servir como plataforma para otras aplicaciones tecnológicas como la espintrónica y el procesamiento cuántico de la información. Nos lo cuenta Marcel Franz, “Physics: In Praise of Exact Quantization,” Perspectives, Science 329: 639-640, 6 August 2010, haciéndose eco del artículo técnico de Y.L. Chen et al., “Massive Dirac Fermion on the Surface of a Magnetically Doped Topological Insulator,” Science 329: 659-662, 6 August 2010. Más información sobre otras aplicaciones de los aislantes topológicos en Geoff Brumfiel, “¿Se esconden los secretos del universo en un chip?,” Nature News en español, 16 de marzo 2010.

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1 Comentario

  1. Hola, en donde mencionan que Y. L. Chen et al. dopan al Bi2Se3 con impurezas magnéticas (ustedes escriben entre paréntesis Mg y Fe), en realidad es con Mn (manganeso) y Fe.

    Gracias por compartir 🙂

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 6 agosto, 2010
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