El equipo de investigación del Instituto de Materiales Superconductores y Electrónicos de la Universidad de Wollongong (ISEM) ha resuelto recientemente un problema que ha plagado el campo cuántico durante 40 años, abriendo un nuevo camino para el desarrollo de dispositivos electrónicos de próxima generación sin pérdida de energía. La investigación fue liderada conjuntamente por el distinguido profesor Wang Xiaolin y el doctor M Nadeem, junto con la estudiante de doctorado Syeda Amina Shabbir y el doctor Frank Fei Yun, y los resultados se publicaron en la revista Advanced Materials. El equipo de investigación introdujo con éxito la tecnología de ingeniería de entropía para lograr el efecto Hall cuántico anómalo (QAH), y este concepto de diseño innovador tiene el potencial de remodelar el patrón global de utilización de energía.

La investigación se centró en el control del comportamiento cuántico de materiales magnéticos de un átomo de espesor. El equipo mezcló innovadoramente cuatro átomos de metal, utilizando arreglos atómicos aleatorios para remodelar la estructura electrónica y formar un gap topológico. Esta estructura permite que la corriente fluya sin interferencias a lo largo de los bordes del material, logrando transmisión sin pérdida de energía, descrita por el profesor Wang Xiaolin como una "autopista eléctrica". La ingeniería de entropía proporciona una nueva herramienta para diseñar materiales cuánticos de alto rendimiento al regular la aleatoriedad interna de los materiales. El doctor Nadeem señaló: "El diseño impulsado por entropía no solo optimiza la estructura de banda electrónica, sino que también asegura la estabilidad de la conducción de estados de borde, lo cual es crucial para aplicaciones cuánticas reales".

Este resultado tiene amplias perspectivas de aplicación: desde resolver problemas de sobrecalentamiento en teléfonos móviles y computadoras, hasta construir sistemas de imagen médica más rápidos; desde impulsar la practicidad de las computadoras cuánticas, hasta desarrollar dispositivos de almacenamiento de energía que puedan almacenar electricidad durante semanas. Además, la investigación también impulsa el desarrollo de un nuevo material: semiconductores sin gap de espín. El profesor Wang Xiaolin enfatizó: "Esta ruptura marca un gran progreso teórico en el campo de dispositivos cuánticos ahorradores de energía y escalables, abriendo una nueva dirección para la investigación de nueva física cuántica y dispositivos". El equipo está explorando la aplicación de la ingeniería de entropía a más diseños de materiales cuánticos bidimensionales para acelerar la transferencia tecnológica.