Optimización de los aislantes topológicos
Una nueva clase de materiales está lista para invadir los sistemas de materia condensada. Los aislantes topológicos se comportan internamente como aislantes, mientras que en su superficie se forman estados conductores. El resultado son nuevos estados de la materia electrónica. La financiación de la UE para el proyecto «Topological effects in matter with strong spin-orbit coupling» (TEMSSOC) permitió a los científicos encontrar nuevas formas de crear, manipular y sondear fases topológicas de los sistemas de materia condensada. Parte de la investigación se orientó hacia la utilización de luz para llevar aislantes ordinarios a un estado topológico. Los científicos utilizaron grafeno para describir aislantes topológicos bidimensionales ya que sus propiedades físicas son bastante similares. Su acoplamiento espín-órbita lleva a un nuevo estado de la materia electrónica, conocido como estado de Hall de espín cuántico, caracterizado por estados conductores que circulan en torno a un espacio continuo de aislamiento. Se predijeron nuevas fases topológicas en presencia de tensiones mecánicas intensas. Además de estudiar las fases topológicas, también se trabajó en el desarrollo de nuevas plataformas para la fabricación de aislantes topológicos. Con este fin, los miembros del proyecto utilizaron grafeno tensado con campos pseudomagneticos fuertes para crear fragmentos de aislante topológico. Además, investigaron las propiedades de transporte superficial de los aislantes topológicos en presencia de deformación fuertes de su superficie de Fermi. Estas propiedades resultaron ser muy dependientes de la amplitud de la deformación hexagonal, a excepción de los compuestos basados en bismuto. Se utilizaron fotones en el rango de los terahercios para investigar la estructura y la resistencia helicoidal del estado límite. Cuando la excitación se realizó mediante fotones polarizados circularmente, el espín del electrón adoptó la orientación de espín impuesta por la luz polarizada circularmente, dextrógira o levógira. Esto significa que el espín se podría manipular sistemáticamente, dependiendo de la luz empleada. También suministra información importante sobre cómo inducir corrientes en aislantes topológicos. Otra forma utilizada para estudiar los modos límite fue crear retrodispersión ajustable mediante la combinación de un campo magnético externo y acoplamiento espín-órbita de Rashba, controlada por una compuerta local. TEMSSOC debería impulsar el estudio de los aislantes topológicos en la UE, ya que estos compuestos hasta ahora se han estudiado principalmente en los Estados Unidos. Además de los sistemas de materia condensada, los resultados del proyecto también deberían ser útiles para la física de altas energías y la física nuclear.
