Semimetales de Weyl

[Miguel L]

Hola.

(Publico este tema en este foro, por ser residual al foro de fisica, y por no encontrar un foro afin a "materiales")

A pesar del laaarrrrggggooo tiempo de publicacion del tema, parece haber novedades sobre estos "materiales", aqui van algunos anticipos y sus correspondientes link.

Las interacciones electromagnéticas respetan la quiralidad de las partículas fundamentales. Siendo así, uno podría esperar que en un volumen cerrado el número de fermiones de Weyl de una quiralidad concreta, que sólo interactúan entre ellos electromagnéticamente, permaneciera constante. Esa sería la respuesta de la física clásica. Sin embargo en física cuántica eso no es así. Se habla entonces de la llamada anomalía cuántica quiral, que explica cómo en presencia de campos eléctricos y magnéticos paralelos puede haber creación espontánea de fermiones de quiralidad dextrógira (o levógira) desde el vacío cuántico.

http://www.investigacionyciencia.es/blo ... a+-+Agosto

No se conoce ninguna partícula fundamental en la Naturaleza que sea un fermión de Weyl. Debe ser una partícula cuyo campo cuántico viole la simetría CP, porque una operación CP intercambia las componentes quirales entre sí y en dicho caso la partícula es un fermión de Dirac sin masa. Sin embargo, se pueden dar en ciencias de los materiales y física de la materia condensada, en los materiales llamados semimetales de Weyl. El grafeno es un semimetal de Dirac, pues a cierta energía (punto de Dirac) propaga ondas de electrones que se comportan como cuasipartículas de tipo fermión de Dirac sin masa (su relación entre energía y momento es lineal como en el caso de los fotones).

Existen materiales (aislantes topológicos que conducen en su superficie que se comporta como un material plano como el grafeno) de tipo semimetal de Weyl que a cierta energía (punto de Weyl) propagan ondas de electrones que se comportan como cuasipartículas de tipo fermión de Weyl (aquí el adjetivo “sin masa” no es necesario); por cada cuasipartícula de Weyl de quiralidad izquierda debe existir en el material otra de quiralidad derecha, luego estas cuasipartículas conectadas a pares son robustas bajo muchas perturbaciones y ofrecen mucho interés en aplicaciones prácticas.

¿Para qué sirven los fermiones de Weyl? En principio, los semimetales de Weyl, como ocurrió con los semimetales de Dirac y el grafeno, prometen gran número de aplicaciones electrónicas y optoelectrónicas relacionadas con su comportamiento bajo campos magnéticos (efecto Hall cuántico) dada su naturaleza topológica y su gran robustez. También destaca la posibilidad de observar estados cuánticos (cubits topológicos) en estos fermiones de Weyl, lo que permitiría desarrollar sistemas de computación cuántica topológica. Pero todas estas aplicaciones son meras utopías y no debemos desviar la atención de que la observación de fermiones de Weyl a día de hoy sólo tiene interés básico (permitirá estudiar cosas que hasta ahora no podíamos estudiar). Muchas aplicaciones que aún no podemos imaginar irán surgiendo, aplicaciones para las que los semimetales de Weyl no tendrán ninguna competencia (pues en todas las aplicaciones que podemos imaginar ya hay otros materiales más estudiados y controlables que ofrecen obvias ventajas).

http://francis.naukas.com/2015/07/23/fe ... s-de-weyl/

Los fermiones de Weyl fueron teorizados en 1929. Hasta 1998 se pensaba que los neutrinos eran fermiones de Weyl. En algunos aislantes topológicos hay cuasipartículas de electrones que se propagan por su superficie como fermiones de Weyl. Se publica en Science la primera observación directa de fermiones de Weyl en arseniuro de tantalio (TaAs), que se comporta como una semimetal de Weyl. Los fermiones de Weyl se observan a pares conectados por los llamados arcos de Fermi. El nuevo artículo ha observado los arcos de Fermi, tanto en la superficie del cristal como en su interior (bulk).

http://francis.naukas.com/2015/07/30/tr ... l-de-taas/

Cordiales saludos.

[MarioCastillo]

Hola Miguel,

Muy buena información... ideal para este fin de semana frío y lluvioso.

Muchas gracias.

Saludos.

Mario