El descubrimiento del campo eléctrico de vórtice podría afectar la computación cuántica

Investigadores de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityUHK) y socios locales han observado un nuevo campo eléctrico de vórtice con el potencial de mejorar futuros dispositivos electrónicos, magnéticos y ópticos.

La investigación, «Vórtice polar y cuasicristal observado en bicapa retorcida de disulfuro de molibdeno» publicado en Cienciaes muy valioso ya que puede mejorar el funcionamiento de muchos dispositivos, incluido el fortalecimiento de la estabilidad de la memoria y la velocidad informática.

Con más investigaciones, el descubrimiento del campo eléctrico del vórtice también puede impactar los campos de la computación cuántica, la espintrónica y la nanotecnología.

«Anteriormente, generar un campo eléctrico de vórtice requería costosas técnicas de deposición de películas delgadas y procedimientos complejos. Sin embargo, nuestra investigación ha demostrado que un simple giro en materiales bicapa 2D puede inducir fácilmente este campo eléctrico de vórtice», dijo el profesor Ly Thuc Hue del Departamento de Química y miembro principal del Centro de Películas Avanzadas y Súper Diamantes de CityUHK.

Para lograr una interfaz limpia, los investigadores normalmente sintetizaban bicapas directamente. Sin embargo, resulta complicado mantener la libertad en los ángulos de torsión, especialmente en los giros de ángulo bajo. El equipo de la profesora Ly inventó la innovadora técnica de transferencia asistida por hielo, que según ella ha sido crucial para lograr una interfaz limpia entre las bicapas, permitiéndoles manipular y crear bicapas retorcidas libremente.

A diferencia de estudios anteriores que se centraron en ángulos de torsión menores de 3 grados, la técnica del equipo les permitió crear un amplio espectro de ángulos de torsión que van de 0 a 60 grados, aprovechando tanto la síntesis como el apilamiento artificial mediante transferencia asistida por hielo.

Aplicaciones versátiles

El descubrimiento del nuevo campo eléctrico de vórtice en la bicapa retorcida también ha creado un cuasicristal 2D, que potencialmente mejorará futuros dispositivos electrónicos, magnéticos y ópticos. Los cuasicristales son estructuras deseables ordenadas irregularmente debido a su baja conductividad térmica y eléctrica, lo que los hace ideales para revestimientos de superficies de alta resistencia, como en sartenes.

Según el profesor Ly, estas estructuras pueden tener una gama versátil de aplicaciones, ya que el campo eléctrico del vórtice generado difiere según el ángulo de torsión. Los cuasicristales pueden dar como resultado un efecto de memoria más estable para dispositivos electrónicos, movilidad y velocidad ultrarrápidas para la informática, conmutación de polarización sin disipación, nuevos efectos ópticos polarizables y avances en espintrónica.

Descubrimiento de una nueva técnica

El equipo superó muchas dificultades en el camino hacia la nueva observación. En primer lugar, tuvieron que encontrar una manera de establecer una interfaz limpia entre las bicapas. Esto les llevó a descubrir una nueva técnica que utiliza hielo como material de transferencia, una primicia en este campo.

Al sintetizar y transferir materiales 2D utilizando una fina capa de hielo, el equipo logró interfaces limpias y fáciles de manipular. En comparación con otras técnicas, esta técnica de transferencia asistida por hielo es más eficaz, requiere menos tiempo y es más rentable.

Luego tuvieron que superar el desafío de analizar el material. Finalmente hicieron el descubrimiento mediante el uso de microscopía electrónica de transmisión de cuatro dimensiones (4D-TEM) y la colaboración con otros investigadores. En una de sus muchas etapas de prueba, se creó la estructura 2D bicapa retorcida y se observó el nuevo campo eléctrico del vórtice.

Mirando hacia el futuro

Teniendo en cuenta la amplia gama de aplicaciones de los ángulos de torsión, el equipo espera continuar desarrollando su investigación basada en la nueva observación y explorando todo su potencial.

Los próximos pasos de su estudio se centrarán en manipular más el material, como probar si es posible apilar más capas o ver si se puede generar el mismo efecto a partir de otros materiales.

Después de haber patentado su técnica de transferencia asistida por hielo, el equipo espera ver si se pueden generar otros descubrimientos a nivel mundial con la ayuda de su técnica ahora que es posible lograr interfaces bicapa limpias sin procedimientos extensos y costosos.

«Este estudio tenía el potencial de iniciar un nuevo campo centrado en los campos de vórtices retorcidos en nanotecnología y tecnología cuántica», concluyó el profesor Ly, enfatizando que el descubrimiento, aunque aún se encuentra en las primeras etapas en términos de aplicación, podría marcar un gran cambio en las reglas del juego. en aplicaciones de dispositivos como memoria, computación cuántica, espintrónica y dispositivos de detección.