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kagome metal

En física del estado sólido , el metal kagome o imán kagome es un tipo de material cuántico ferromagnético . La red atómica en un imán kagome tiene triángulos superpuestos en capas y grandes vacíos hexagonales , similar al patrón kagome en el tejido de cestas tradicional japonés . [1] [2] [3] [4] Esta geometría induce una estructura de banda electrónica plana con cruces de Dirac, en la que la dinámica de los electrones de baja energía se correlaciona fuertemente . [5]

Los electrones en un metal kagome experimentan un "primo tridimensional del efecto Hall cuántico ": los efectos magnéticos requieren que los electrones fluyan alrededor de los triángulos kagome , similar a la superconductividad . [5] Este fenómeno ocurre en muchos materiales a bajas temperaturas y alto campo externo, pero, a diferencia de la superconductividad, se conocen materiales en los que el efecto permanece en condiciones estándar . [5] [6]

El primer imán kagome de campo externo fugaz a temperatura ambiente descubierto fue el intermetálico Fe 3 Sn 2 , como se mostró en 2011. [7] Desde entonces se han encontrado muchos otros. Los imanes Kagome se encuentran en una variedad de estructuras cristalinas y magnéticas, generalmente con una red Kagome de metal de transición tridimensional con un período en el plano de ~ 5,5 Å. Los ejemplos incluyen antiferromagneto Mn 3 Sn , paramagnet CoSn , ferrimagnet TbMn 6 Sn 6 , ferromagnet duro (y semimetal Weyl ) Co 3 Sn 2 S 2 y ferromagnet blando Fe 3 Sn 2 . Hasta 2019, todos los materiales de Kagome conocidos contenían el elemento pesado estaño , que tiene un fuerte acoplamiento espín-órbita , pero los posibles materiales de Kagome en estudio (a partir de 2019 ) incluían Weyl-semimetal Co 2 MnGa dopado magnéticamente , [8] y la clase AV. 3 Sb 5 (A = Cs, Rb, K). [9] Aunque la mayoría de las investigaciones sobre los imanes Kagome se han realizado en Fe 3 Sn 2 , desde entonces se ha descubierto que el FeSn de hecho exhibe una estructura mucho más cercana a la red Kagome ideal. [10]

Una red de Kagome alberga fermiones de Dirac masivos , curvatura de Berry, bandas prohibidas y actividad de órbita de espín , todo lo cual favorece el efecto Hall y las corrientes eléctricas sin pérdida de energía. [6] [11] [12] Estos comportamientos son prometedores para el desarrollo de tecnologías en computación cuántica, superconductores de espín y electrónica de baja potencia. [5] [6]   CsV3Sb5 en particular exhibe numerosas propiedades exóticas, incluida la superconductividad, [13] estados topológicos y más. [ vago ] [14] [15] [16] [17] Se han encontrado burbujas skyrmiónicas magnéticas en metales de Kagome en un amplio rango de temperaturas. Por ejemplo, se observaron en Fe 3 Sn 2 a ~200-600 K usando LTEM pero con un campo crítico alto ~0,8 T. [18]

Ver también

Referencias

  1. ^ Yin Jia-Xin (2018). "Sintonización de órbita-espín de muchos cuerpos gigante y anisotrópico en un imán Kagome fuertemente correlacionado". Naturaleza . 562 (7725): 91–95. arXiv : 1810.00218 . Código Bib :2018Natur.562...91Y. doi :10.1038/s41586-018-0502-7. PMID  30209398. S2CID  205570556.
  2. ^ Li Yangmu (2019). "Control de campo magnético de la respuesta electrónica topológica cerca de la temperatura ambiente en imanes Kagome correlacionados". Cartas de revisión física . 123 (19): 196604. arXiv : 1907.04948 . Código Bib : 2019PhRvL.123s6604L. doi :10.1103/PhysRevLett.123.196604. PMID  31765205. S2CID  195886324.
  3. ^ Khadka, Durga (2020). "Efectos anómalos de Hall y Nernst en películas epitaxiales del imán topológico kagome Fe 3 Sn 2 ". Materiales de revisión física . 4 (8): 084203. arXiv : 2008.02202 . Código Bib : 2020PhRvM...4h4203K. doi :10.1103/PhysRevMaterials.4.084203. S2CID  220968766.
  4. ^ Yin Jia-Xin (2021). "Sondeo de la materia cuántica topológica con microscopía de efecto túnel". Naturaleza Reseñas Física . 3 (4): 249–263. arXiv : 2103.08646 . Código Bib : 2021NatRP...3..249Y. doi :10.1038/s42254-021-00293-7. S2CID  232240545.
  5. ^ abcd Jennifer Chu (19 de marzo de 2018), "Los físicos descubren nuevo material electrónico cuántico", MIT News , Instituto de Tecnología de Massachusetts
  6. ^ abc "La estructura electrónica de un material" Kagome "". ELA . 2018-06-15 . Consultado el 17 de abril de 2020 .
  7. ^ Kida T (2011). "El efecto Hall anómalo gigante en el ferroimán Fe 3 Sn 2 : un metal kagome frustrado". J. Phys.: Condens. Asunto . 23 (11): 112205. arXiv : 0911.0289 . Código Bib : 2011JPCM...23k2205K. doi :10.1088/0953-8984/23/11/112205. PMID  21358031. S2CID  118834551.
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  10. ^ "Los investigadores del MIT crean una estructura electrónica metálica kagome" ideal "". Noticias del MIT . 12 de diciembre de 2019 . Consultado el 17 de abril de 2020 .
  11. ^ "Un nuevo 'giro' en las celosías de Kagome". phys.org . Consultado el 17 de abril de 2020 .
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