INVESTIGACIÓN Y TRANSFERENCIA

INVESTIGACIÓN

Un equipo de investigadores ha construido en la Universidad de Zaragoza un modelo artificial de electrones pesados

Esta técnica permitirá comprobar las teorías Físicas que predicen el comportamiento de los materiales del futuro con modelos reales

Las exóticas propiedades electrónicas y magnéticas de estos materiales generan expectativas de aplicación en sensores, dispositivos superconductores o fenómenos críticos cuánticos

Nature Communications recoge este trabajo de científicos del Instituto de Nanociencia de Aragón y del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón
Un equipo de investigadores ha construido en la Universidad de Zaragoza un modelo artificial de electrones pesados. La técnica que lo ha hecho posible permite construir modelos reales con los que contrastar las teorías Físicas que predicen el comportamiento acoplado de muchos electrones y que son la clave en el desarrollo de nuevos conceptos, tales como grafeno nanoestructurado, bits cuánticos o incluso algunas hipótesis en cosmología.
 
Las exóticas propiedades electrónicas y magnéticas de estos materiales han generado grandes expectativas de aplicación como sensores, dispositivos superconductores o fenómenos críticos cuánticos.
 
El trabajo aparece publicado en Nature Communications y muestra cómo los electrones convencionales de un metal dan lugar a un estado electrónico de la materia denominado fermiones pesados (del inglés heavy fermions), al ser puestos en contacto con estructuras ordenadas de átomos magnéticos.
 
investigadores del Instituto de Nanociencia de Aragón (UZ) y del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón, centro mixto CSIC-UZ, son los autores de estapublicación que se enmarca en la tesis doctoral de María Moro (Doctora en Física por la Universidad de Zaragoza), dirigida por David Serrate, Científico Titular del CSIC, y en colaboración con el profesor Ricardo Ibarra, Director del INA.
 
Esta es la primera vez que se monitoriza la formación de fermiones pesados mediante la colocación de los átomos magnéticos uno a uno, un experimento desarrollado en las instalaciones del Laboratorio de Microscopias Avanzadas, ubicado en el INA.
 
Un solo electrón libre es una partícula con carga eléctrica y con una masa muy pequeña cuyo movimiento se puede predecir de forma muy precisa. Pero un sistema de dos electrones ya se convierte en algo muy complejo porque pueden interactuar, es decir, se “notan” el uno al otro.
 
La complejidad aumenta enormemente en un simple cable de cobre donde millones de electrones coexisten en la misma región. Los electrones pesados exhiben un comportamiento drásticamente diferente a los normales. Su respuesta a la temperatura, la presión o a los campos magnéticos, escala con el valor de la masa efectiva. La observación de la distribución espacial de electrones pesados surgidos de la interacción de cadenas de hasta 20 átomos de Co con un metal (en este caso plata) ha permitido dar una descripción teórica general del mecanismo de formación de los mismos, que puede extenderse a otros sistemas fuertemente correlacionados con gran potencial en la búsqueda de nuevos materiales funcionales.
 
                                 
 
Imagen: Imagen topográfica de microscopia de efecto túnel de una cadena de 20 átomos de Co sobre una superficie de plata. Cada una de las cúspides es un átomo de Co, mientras que las ondulaciones azuladas de la superficie son los electrones que interfieren con los átomos para formar el sistema de fermiones pesados. (Imagen de María Moro Lagares).
 
Fotografía de María Moro, Doctora en Física y autora principal del trabajo
                                                          
 
Publication: Real space manifestations of coherent screening in atomic scale Kondo lattices, Nature Communications (2019), DOI: 10.1038/s41467-019-10103-5
 
UZ Author(s):
María Moro Lagares, Marten Piantek, Ricardo Ibarra y David Serrate
 
Other contributors:
Richard Korytár (Charles University, Praga), Roberto Robles (ICN2, Barcelona), Nicolás Lorente (CFM-CSIC, San Sebastián), Nacho Pascual (Nanogune, San Sebastián).

Archivos adjuntos

Ver archivo | image/png
Ver archivo | image/png

    Compartir: