Las estructuras semiconductoras en forma de supercristales moiré superconductores han resultado ser muy interesantes para investigar estados electrónicos correlacionados y fenómenos de física cuántica. Estas estructuras consisten en arreglos artificiales de átomos en lo que se conoce como una configuración moiré. Se caracterizan por fuertes interacciones electrónicas y una modificación significativa.
Recientemente, un grupo de investigación del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) realizó estudios sobre los supercristales moiré superconductores y su física subyacente. En su publicación en la revista Physical Review Letters, los científicos presentan nuevos marcos teóricos que pueden ser utilizados para estudiar grandes supercristales moiré con interacciones inter-electrónicas débiles.
«Nuestro grupo ha estado trabajando en materiales moiré bidimensionales durante los últimos cinco años. En estos sistemas, los electrones se mueven en un potencial periódico (supercristal moiré) e interactúan entre sí a través de la repulsión electrostática», dijo Liang Fu, coautor de la publicación.
La principal ventaja de los supercristales moiré superconductores es su facilidad de manipulación bajo condiciones experimentales. Los investigadores pueden controlar la densidad electrónica para modificar las propiedades de su estado base.
«La mayoría de los estudios anteriores se centraron en situaciones en las que había uno o menos de un electrón por unidad moiré», agregó Fu. «Decidimos investigar el régimen de múltiples electrones y ver si surgen nuevas innovaciones en este campo».
Predecir el comportamiento de materiales de múltiples electrones es extremadamente desafiante. La razón principal es que estos sistemas a menudo involucran escalas de energía competitivas.
«La energía cinética favorece un líquido de electrones, mientras que la interacción y la energía potencial favorecen un estado sólido», explicó Aidan Reddy, el primer autor de la publicación. «Una característica interesante de los materiales moiré es que los valores relativos de las diferentes escalas de energía pueden ajustarse cambiando el período moiré. Utilizando esta flexibilidad, desarrollamos un marco teórico para estudiar grandes sistemas moiré donde los electrones en diferentes potenciales interactúan débilmente».
El nuevo modelo teórico presentado por el equipo de investigación se centra en el comportamiento de átomos individuales en el supercristal moiré. Se descubrió que este enfoque relativamente simple puede proporcionar ideas sobre muchos fenómenos intrigantes de física cuántica.
