La Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CTUHK) y socios locales han observado un nuevo campo eléctrico de vórtice con potencial para mejorar futuros dispositivos electrónicos, magnéticos y ópticos.
Investigación, publicada cienciaEs muy valioso porque 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 puede tener implicaciones incluso más adelante para los campos de la computación cuántica, la espintrónica y la nanotecnología.
“Anteriormente, crear un campo eléctrico de vórtice requería costosas técnicas de deposición de películas delgadas y procedimientos complicados. Sin embargo, nuestra investigación ha demostrado que una simple torsión de materiales bicapa 2D puede inducir fácilmente este campo eléctrico de vórtice”, dijo Profesor Lee Thuk Hiew Miembro principal del Departamento de Química y del Centro de Películas Avanzadas y de Súper Diamantes de CTUHK.
Para lograr una interfaz limpia, los investigadores suelen sintetizar bicapas directamente. Sin embargo, mantener la libertad en el ángulo de giro es un desafío, especialmente para giros de ángulo bajo. El equipo del profesor Lai desarrolló innovadoras técnicas de transferencia asistida por hielo, que según explicó eran fundamentales para lograr una interfaz limpia entre las bicapas, permitiéndoles manipular y crear bicapas libremente retorcidas.
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 de 0 a 60 grados aprovechando tanto la síntesis como el apilamiento artificial mediante transferencia asistida por hielo.
Aplicación versátil
El descubrimiento revolucionario de nuevos campos eléctricos de Foucault en bicapas retorcidas crea un cuasicristal 2D, que potencialmente mejorará los futuros dispositivos electrónicos, magnéticos y ópticos. Los cuasicristales son estructuras dispuestas de forma irregular debido a su baja conductividad térmica y eléctrica, lo que los hace ideales para recubrir superficies de alta resistencia como sartenes.
Según el profesor Lai, estas estructuras podrían tener una variedad de aplicaciones versátiles porque el vórtice genera campos eléctricos que difieren según el ángulo de giro. Los cuasicristales pueden generar efectos de memoria más estables para dispositivos electrónicos, movilidad y velocidad ultrarrápidas para la informática, conmutación de polarización discreta, nuevos efectos ópticos polarizables y avances en espintrónica.
Descubre una nueva tecnología
El equipo superó muchas dificultades en el camino para realizar sus nuevas observaciones. Primero, tuvieron que encontrar una manera de establecer una interfaz limpia entre las bicapas. Esto los llevó a inventar 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 del análisis de materiales. Finalmente hicieron el descubrimiento utilizando microscopía electrónica de transmisión de cuatro dimensiones (4D-TEM) y colaborando con otros investigadores. En uno de los muchos pasos de su experimento, se crearon estructuras 2D bicapa retorcidas y se observó el nuevo campo eléctrico del vórtice.
Mirando hacia el futuro
Teniendo en cuenta la amplia gama de aplicaciones del ángulo de torsión, el equipo espera continuar desarrollando su investigación basada en las nuevas observaciones y explorar 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 si se puede crear el mismo efecto a partir de otros materiales. Después de patentar su técnica de transferencia asistida por hielo, el equipo espera ver si su técnica puede generar otros descubrimientos en todo el mundo ahora que es posible lograr interfaces bicapa limpias sin procedimientos costosos y elaborados.
“Esta investigación tenía el potencial de iniciar un nuevo campo en nanotecnología y tecnología cuántica centrándose en la torsión del campo de vórtice”, concluyó el profesor Li, añadiendo que aunque el descubrimiento se encuentra en una etapa temprana de su aplicación, podría suponer un gran cambio. En aplicaciones de dispositivos como memoria, computación cuántica, espintrónica y dispositivos de detección.
El artículo titulado “Disulfuro de molibdeno bicapa retorcido en vórtices polares y cuasicristalinos” se publicó recientemente. ciencia.
Los autores correspondientes de este artículo son el profesor Lai, el profesor Zhao Jeong y el profesor Yang Ming del Departamento de Física Aplicada de la Universidad Politécnica de Hong Kong. Otros colaboradores incluyen a Li Chun-hsing, profesor de química en CTUH, y Lau Shu Ping, profesor de física aplicada en la Universidad Politécnica de Hong Kong.