Mapeo de flexión de dónde se encuentran los electrones en los materiales de Kagome

Los metales Kagome son una clase de materiales cuánticos con propiedades interesantes que tienen una estructura reticular única que se asemeja a los patrones de bambú tejido japonés del mismo nombre (p. ej., Kagome). Durante la última década, los físicos han utilizado estos materiales para estudiar varios fenómenos electrónicos resultantes de su estructura única.

Investigadores de la Universidad de Bolonia, la Universidad de Venecia, el CNR-IOM de Trieste, la Universidad de Würzburg y otros institutos de Europa y Estados Unidos realizaron recientemente un estudio para investigar el espín y la estructura electrónica de XV.₆sn₆Sustancias, una familia de minerales Kagome que consisten en parte en un elemento de tierras raras. Su trabajo ha sido publicado en física de la naturalezatraza el comportamiento de los electrones que residen en un espacio curvo dentro de los materiales, lo que se conoce como la curvatura de SnBerry.

«Los metales Kagome pertenecen a una clase de nuevos materiales cuánticos que están revolucionando la forma en que los científicos de materiales observan fenómenos colectivos complejos, como el magnetismo y la superconductividad», dijo a Phys.org Domenico De Santi, uno de los investigadores que realizó el estudio. «Hemos estado trabajando en los metales de Kagome durante varios años, y este documento surgió como una continuación natural de nuestro trabajo anterior. El objetivo principal era detectar la curvatura del espacio donde viven algunos electrones en los metales de Kagome».

De Santi y sus colegas se propusieron explorar la curvatura de Berry en el eje 15.₆sn₆ familia Kagome usando métodos tanto teóricos como experimentales. Primero simularon los materiales utilizando un software informático avanzado y luego utilizaron una técnica llamada espectroscopia de fotoemisión angular para examinar muestras del Kagome Metal ScV.₆sn₆.

«Desde un punto de vista teórico, usamos supercomputadoras muy modernas y poderosas para modelar, a través de un software complejo, el comportamiento de los electrones dentro de los metales de Kagome», dijo De Santi. «Desde el lado experimental, necesitábamos usar luz que solo puede generarse en instalaciones a gran escala como sincrotrones para detectar la energía y la velocidad de los electrones, simultáneamente con su giro».

Las simulaciones y experimentos realizados por los investigadores han dado lugar a algunas observaciones interesantes. Específicamente, recolectaron evidencia de una curvatura limitada del centro de Spin Berry. Distrito de Brillouin, en esta flexión, se encuentra que la banda casi plana de material se separa de la llamada banda de Dirac, debido a un fenómeno físico conocido como acoplamiento espín-orbital. Cuando examinaron la muestra de ScV₆sn₆el equipo descubrió que en este material, la fuerte curvatura de Senn-Perry se oponía al inicio de una fase ordenada impulsada por los cambios de temperatura.

«La contribución más notable a nuestro trabajo es la aplicación de un protocolo bien definido, es decir, el uso de luz, dicroísmo circular y resolución de espín, para mapear el espacio curvo donde viven los electrones», dijo de Santi. «De manera similar, el espacio-tiempo se curva en nuestro universo con materia, estrellas, galaxias, agujeros negros, etc. El espacio en el que se mueven los electrones se puede curvar. Nuestro trabajo detectó una de esas curvas en los minerales de Kagome».

El trabajo reciente de este equipo de investigadores ha recopilado nuevos conocimientos valiosos sobre la estructura electrónica y la firma espectral de los metales Kagome en el siglo XV.₆sn₆ familia. En el futuro, sus observaciones podrían allanar el camino para nuevos estudios que evalúen las cualidades únicas de estos materiales y sus posibles aplicaciones tecnológicas.

«En nuestro próximo trabajo, planeamos continuar investigando esta clase de materiales», agregó de Santi. «Hay otras familias de minerales Kagome que prometen enriquecer nuestra comprensión de los fenómenos colectivos y su relevancia en el campo de la topología (las áreas curvas están estrechamente relacionadas con el concepto de topología)».