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¿Qué es la Efecto Al'tshuler-Aronov-Spivak (AAS)?
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¿Cómo se relaciona con la Efecto Aharonov-Bohm (AB)?
Respuesta
¿Demasiados anuncios?
El efecto Al'tshuler-Aronov-Spivak es una oscilación en la conductividad de un conductor topológicamente doblemente conectado cuando se aumenta el flujo magnético que encierra. Es muy similar -e íntimamente relacionado- al efecto Aharonov-Bohm, pero se diferencia de éste en que
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las oscilaciones son el doble de rápidas, porque los bucles correspondientes son el doble de largos, y
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es más resistente con respecto al ruido, y sigue estando presente incluso cuando los electrones se dispersan varias veces a lo largo del bucle.
Por el contrario, las oscilaciones de Aharonov-Bohm en la conductividad requieren generalmente muestras limpias sin impurezas que dispersen los portadores de carga.
La propuesta original,
El efecto Aaronov-Bohm en conductores desordenados. B. L. Al'tshuler, A. G. Aronov y B. Z. Spivak, Pis'ma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 33 , 101 (1981) [ JETP Lett. 33 no. 2, 94 (1981) ].
es relativamente escueta, pero está ahí.
Un montaje experimental típico es un conductor cilíndrico largo con cables en los extremos, y se intenta medir la resistencia del cilindro a lo largo de su longitud. En otros experimentos se utilizan anillos y se miden los coeficientes de transmisión o reflexión de los mismos.
Fuente de la imagen: Oscilaciones de Aharonov-Bohm en nanotubos de carbono. Bachtold et al, Naturaleza 397 , 673 (1999) .
Al propagarse a lo largo de un cilindro de este tipo, hay múltiples trayectorias que hacen un bucle alrededor del cilindro y luego se unen en el otro extremo. Debido al efecto Aharonov-Bohm, dichas trayectorias acumularán una fase que es proporcional al flujo magnético dentro del cilindro. Esto significa que al cambiar el flujo dentro del cilindro podemos cambiar las condiciones de la interferencia entre las diferentes trayectorias, y convertirlas de constructivas a destructivas y viceversa.
Sin embargo, para calcular esta interferencia es importante saber si las diferentes trayectorias simplemente dan la vuelta al cilindro por diferentes lados y luego se encuentran en el otro extremo, o si dan toda la vuelta al cilindro en diferentes direcciones y se encuentran en el mismo lado en el que empezaron.
Fuente de la imagen: Aisladores topológicos: Oscilaciones en las cintas. T. Ihn, Materiales naturales 9 , 187 (2010)
Está bastante claro que en el segundo caso el flujo encerrado por la diferencia de trayectoria es el doble que en el primer caso, por lo que la dependencia del flujo será el doble de rápida. Este es el efecto Al'tshuler-Aronov-Spivak, mientras que el primer caso es la interferencia estándar Aharonov-Bohm.
Dependiendo de las condiciones experimentales, puede haber uno o ambos. El efecto AAS está presente cuando el sistema presenta una cantidad significativa de desorden, es decir, cuando la trayectoria libre media del electrón entre las impurezas del material es del orden del tamaño de la muestra o menor. (Por otra parte, el camino libre medio de difusión de fase debe seguir siendo mayor que el tamaño de la muestra).
Las oscilaciones estándar de Aharonov-Bohm, en cambio, se destruyen por el desorden, como explica Ihn*:
La razón por la que en estos experimentos no se observó la h/e-periodicidad fue explicada por varios estudios sobre metales 10 y semiconductores 6 por ejemplo, en geometrías planas en forma de anillo y en conjuntos de anillos. Brevemente, los pares de trayectorias que contribuyen al periodo fundamental h/e tienen una fase relativa específica a campo magnético cero. Si muchos de estos pares con fases de campo cero no correlacionadas contribuyen al transporte, las oscilaciones h/e se promedian. Por el contrario, las oscilaciones periódicas h/2e contienen una contribución significativa de trayectorias invertidas en el tiempo, que tienen todas la misma fase relativa de cero en el punto de interferencia, y por lo tanto son robustas contra el promediado.
La referencia de Ihn,
Efecto Aharonov-Bohm en la coherencia y el transporte cuántico de los metales normales. S. Washburn y R.A. Webba. Adv. Phys. 35 no. 4, 375 (1986) . Eprint , Researchgate .
ofrece un análisis más profundo de estas diferencias.
* Los germanoparlantes, espero, apreciarán el juego de palabras.
