Una de las obsesiones de los físicos de Materia Condensada es intentar clasificar las distintas fases en las que aparece la materia. Recientemente, una nueva familia de materiales llamados «aislantes topológicos» ha recibido mucha atención precisamente porque son el ejemplo de una fase electrónica no convencional, muy relacionada con el efecto Hall cuántico. Al igual que en éste, los aislantes topológicos no conducen la electricidad salvo en sus fronteras, donde la conducción es de hecho muy robusta. A diferencia del efecto Hall, no es preciso aplicar un campo magnético fuerte. De hecho, es la interacción espín-órbita, un efecto relativista en la dinámica de los electrones del sólido, la que de cierta forma juega este papel. El grafeno sería una plataforma perfecta para investigar este tipo de física si no fuera porque la interacción espín-órbita es muy débil debido al bajo número atómico del carbono. Sin embargo, otros materiales bidimensionales como las monocapas de dicalcogenuros de metales de transición son ideales para explorar estos efectos. En este trabajo mostramos cómo las deformaciones de la red de este material (ver la figura), unidas a la interacción espín-órbita y a la ausencia de un centro de inversión en su estructura cristalina, dan lugar a un efecto Hall de espín.
(a) Deformaciones de cizalladura con simetría trigonal simulan el efecto de un campo magnético uniforme sobre los electrones del material con signo opuesto para cada valle K, K’. (b) El espectro debido a estos pseudo-campos magnéticos se organiza en niveles de Landau con quiralidad opuesta para cada sabor de espín, lo que constituye una realización del modelo de Bernevig y Zhang del efecto Hall de espín. (c) Potenciales de super-red hibridizan ternas de puntos en las isoenergías de las bandas en torno a los valles, abriendo gaps (d) topológicamente no triviales. Héctor Ochoa. ICMM-CSIC
Efecto Hall de espín en monocapas de dicalcogenuros de metales de transición