Los físicos revelan una extraña forma de cristal donde los electrones no pueden moverse: ScienceAlert

Las leyes de tráfico cuánticas aplicadas a las calles tridimensionales de un determinado tipo de cristal podrían frenar la hora punta electrónica.

En su búsqueda de nuevos materiales que pudieran contener estados nuevos y exóticos de la materia, físicos de la Universidad Rice en Estados Unidos dirigieron un experimento que obligó a los electrones libres a permanecer en su lugar.

Si bien este fenómeno se ha observado en materiales en los que los electrones están unidos Sólo dos másEsta es la primera vez que se observa en una red mineral cristalina tridimensional, conocida como pirocloro. Esta técnica ofrece a los investigadores una nueva herramienta para estudiar las actividades menos convencionales de las partículas portadoras de carga.

«Estamos buscando materiales que potencialmente tengan nuevos estados de la materia o nuevas características exóticas que aún no se han descubierto». Él dice Ming Yi, físico de la Universidad Rice.

Así como la luz puede describirse de manera similar a las ondas y partículas, también pueden hacerlo los componentes básicos de los átomos.

El comportamiento ondulatorio cuántico de los electrones es esencial para comprender cómo se coordina su actividad en determinadas condiciones. Después de enfriarse, las ondas de electrones pueden combinarse entre sí en actos de entrelazamiento que les permiten deslizarse a través de materiales sólidos como fantasmas, dando lugar a materiales energéticamente eficientes llamados superconductores.

El comportamiento de los electrones se puede gestionar de otras formas. Organizar las proporciones correctas de los elementos crea intersecciones únicas que se parecen un poco a los semáforos, reduciendo lo que podría ser un bullicio caótico de peatones y viajeros a un suave avance en lo que se describe como Frustración de ingeniería.

Perclorato Son minerales complejos con una estructura específica que los hace útiles para una variedad de fines industriales y de investigación. La construcción de uno a partir de una mezcla de cobre, vanadio y azufre proporcionó a los investigadores una lámina metálica diseñada que puede dirigir ondas de electrones a puntos de estrangulamiento.

«Este efecto de interferencia cuántica es como ondas que se extienden por la superficie de un estanque y se encuentran de frente». Él dice Sí.

«La colisión crea una onda estacionaria que no se mueve. En el caso de materiales reticulares geométricamente frustrados, son las funciones de onda electrónica las que interfieren destructivamente».

Tecnología llamada Espectroscopia de fotoemisión de ángulo específico. Permitió al equipo medir la energía y el impulso de los electrones en la red 3D, demostrando que uno no depende tanto del otro como de costumbre.

En este extraordinario espacio conocido como A banda planaLas interacciones entre electrones pasivos se rigen por un conjunto diferente de reglas que podrían, en teoría, brindar a los físicos una nueva forma de comprender fenómenos electromagnéticos como la superconductividad.

Si bien se han observado electrones localizados similares en materiales 2D conocidos como redes de Kagome, la aparición de una banda plana de ondas de interferencia que se abren paso a través de una red 3D proporciona una prueba de concepto que podría conducir a una clase de materiales completamente nueva.

«El piroclor no es el único juego que existe». Él dice El físico Kimiao Si de la Universidad Rice.

«Se trata de un nuevo principio de diseño que permite a los teóricos identificar de forma predictiva materiales en los que surgen bandas planas debido a fuertes correlaciones electrónicas».

Esta investigación fue publicada en Física de la naturaleza.