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Corrientes persistentes de espín por fase de Berry — Loss, Goldbart y Balatsky

1990 d.C. · Transmisión: Global
FísicaTeoríaNorteamericana

Daniel Loss, Paul Goldbart y Alexander V. Balatsky, del Departamento de Física de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, publican en 1990 "Berry's Phase and Persistent Charge and Spin Currents in Textured Mesoscopic Rings", el primer trabajo que conecta formalmente la fase de Berry de Michael Berry (1984) con el fenómeno de las corrientes persistentes descrito por Büttiker, Imry y Landauer en 1983. Los autores consideran un anillo conductor mesoscópico inmerso en un campo magnético estático pero no homogéneo —una textura magnética que cambia de dirección a lo largo del anillo—. La interacción Zeeman entre el espín del electrón y esa textura acopla el movimiento orbital y el de espín, y obliga al espín a rotar adiabáticamente, acumulando una fase de Berry según la geometría exacta del campo recorrido. Demuestran que esta fase geométrica por sí sola sostiene corrientes persistentes de carga y de espín en el estado fundamental del sistema, incluso cuando el flujo magnético neto que atraviesa el anillo es exactamente cero: la fase de Berry actúa como un flujo gauge topológico efectivo, sustituyendo al campo magnético real como mecanismo para romper la simetría de inversión temporal. El resultado introduce el concepto de corriente persistente de espín puro —electrones con espín hacia arriba circulando en una dirección y los de espín hacia abajo en la contraria— y traduce por primera vez la fase de Berry, hasta entonces considerada sobre todo una curiosidad geométrica de la función de onda, en una predicción de corriente eléctrica y magnetización medibles en el laboratorio. El trabajo sienta las bases conceptuales de lo que más tarde se desarrollaría como espintrónica geométrica y topológica.

InstituciónDepartment of Physics / Beckman Research Institute / Materials Research Laboratory, University of Illinois at Urbana-Champaign
Región históricaEstados Unidos (Urbana-Champaign, Illinois)
Fuente primariaLoss, D., Goldbart, P. & Balatsky, A.V. — "Berry's Phase and Persistent Charge and Spin Currents in Textured Mesoscopic Rings" (Physical Review Letters, 65(13), 1655-1658, 1990). DOI: 10.1103/PhysRevLett.65.1655
Fuente secundariaLoss, D. & Goldbart, P. — "Persistent currents from Berry's phase in mesoscopic systems" (Physical Review B, 45, 13544, 1992) — extensión directa del resultado de 1990
Lengua originalinglés
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