Los microscopios electrónicos de barrido actuales nos permiten obtener información acerca de las propiedades electrónicas en un punto particular de la muestra. En este trabajo se presenta el concepto de un nuevo tipo de microscopio de efecto túnel, que se ha denominado “microscopio de torsión cuántica” (del inglés “Quantum Twisting Microscope” o QTM). Al QTM se le ha adaptado una sonda especial con un interferómetro en el ápice. Su operación consiste en realizar experimentos de interferencia local mediante una punta chata (superficie de 200 nm) cubierta con grafito ultradelgado, nitruro de boro hexagonal y un cristal tipo van der Waals, por ejemplo, grafeno.
El material de grosor atómico de esta punta está fuertemente adherido a los lados y a la punta chata, de tal manera que las fuerzas netas son mayores que la atracción entre las dos capas de cristales van der Waals de la punta y de la muestra, inclusive para ángulos de torsión extremos.
El QTM permite determinar el movimiento de los electrones a lo largo de líneas en el espacio de momentos, del mismo modo en que un microscopio electrónico de barrido de efecto túnel lo hace a lo largo de líneas en el espacio real. El momento del electrón se sintoniza con el momento permitido en la muestra y solo así ocurre el efecto túnel. Mediante una serie de experimentos a temperatura ambiente, un grupo de investigadores de Israel y Japón demostró cómo, al variar el ángulo de giro de una bicapa de grafeno, se obtienen imágenes de las bandas de energía tanto de una monocapa de grafeno como de una bicapa girada de grafeno. Finalmente, al aplicar una presión local alta se puede visualizar cómo las bandas de energía más baja gradualmente se aplanan en la bicapa girada de grafeno.
Así, el QTM abre el camino a nuevas clases de experimentos en cristales tipo Van der Waals y otros materiales cuánticos.
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