Un estudi liderat per Princeton ha revelat un comportament electrònic emergent en la superfície dels cristalls de bismut que podria ajudar a conèixer la zona de creixement de la tecnologia coneguda com a "valleytronics".
El terme es refereix a valls d'energia que es formen en cristalls i que poden atrapar electrons individuals. Aquestes valls potencialment podrien utilitzar-se per emmagatzemar informació, millorant considerablement allò que és capaç amb dispositius electrònics moderns.
En el nou estudi, els investigadors van observar que els electrons en el bismut, prefereixen submergir-se en una vall en comptes de distribuir-los igualment a les sis valls disponibles. Aquest comportament crea un tipus d'electricitat anomenat
ferroelectricity, que implica la separació de càrregues positives i negatives en els costats oposats d'un material.
Aquesta recerca confirma una recent predicció que la ferroelectricitat sorgeix naturalment a la superfície del bismut quan els electrons es recullen en una sola vall. Aquestes valls no són fosses literals en el cristall sinó que són com a butxaca de baixa energia on els electrons prefereixen descansar.
Els investigadors van detectar els electrons congregats a la vall utilitzant una tècnica anomenada microscòpia de túnel d'escaneig, que implica moure una agulla extremadament fina cap a l'altre costat de la superfície del cristall. Ho van fer a temperatures que anaven a prop de zero absolut i sota un camp magnètic molt fort, fins a 300.000 vegades més gran que el camp magnètic de la Terra.
El comportament d'aquests electrons és el que es pot explotar en tecnologies futures. Els cristalls consisteixen en unitats altament ordenades i repetitives d'àtoms, i amb aquest ordre apareixen comportaments electrònics precisos. Els comportaments electrònics del silici han impulsat els avanços moderns en tecnologia, però per ampliar les nostres capacitats, els investigadors estan explorant nous materials. Valleytronics intenta manipular els electrons per ocupar determinades butxaques d'energia sobre els altres.
L'existència de sis valls en bismut planteja la possibilitat de distribuir informació en sis estats diferents, on la presència o absència d'un electró es pot utilitzar per representar informació. La troballa que els electrons prefereixen agrupar en una sola vall és un exemple de "comportament emergent" perquè els electrons actuen junts per permetre que sorgeixin noves conductes que d'una altra manera no es produirien.
El comportament que emergeix per les interaccions entre els electrons és quelcom fonamental en la física. Altres exemples de comportament emergent impulsats per la interacció inclouen la superconductivitat i el magnetisme.
Font: Universitat de Princeton 
