Ottimizzazione degli isolanti topologici
Una nuova classe di materiali è pronta a conquistare sistemi a materia condensata. I TI si comportano come isolanti internamente, mentre a livello superficiale formano stati di conduzione, dando origine a nuovi stati della materia elettronica. Il finanziamento dell'UE del progetto TEMSSOC ("Topological effects in matter with strong spin-orbit coupling") ha consentito agli scienziati di trovare nuovi modi per creare, manipolare sondare le fasi topologiche dei sistemi a materia condensata. Parte della ricerca era orientata verso l'uso della luce per guidare gli isolanti topologici in uno stato topologico. Gli scienziati hanno utilizzato il grafene per descrivere i TI bidimensionali in quanto esibisce la maggior parte delle stesse caratteristiche fisiche. L'accoppiamento spin-orbita porta a un nuovo stato della materia elettronica, noto come stato Hall quantistico di spin, caratterizzato da stati conduttivi che circolano intorno alla rinfusa. Sono state previste nuove fasi topologiche in presenza di forti sollecitazioni meccaniche. Oltre a studiare le fasi topologiche, il lavoro era inoltre dedicato allo sviluppo di nuove piattaforme per la produzione di TI. A tal fine, i componenti del progetto hanno utilizzato grafene sollecitato con forti campi pseudomagnetici per creare TI frazionati. Inoltre, hanno studiato proprietà di trasporto della superficie dei TI in presenza di forti deformazioni di distorsione della superficie di Fermi. È stato rivelato che dipendono fortemente dall'ampiezza della deformazione esagonale, a eccezione dei composti a base di bismuto. I fotoni terahertz sono stati utilizzati per sondare la struttura elicoidale edge-state e robustezza. In caso di eccitazione a fotoni polarizzati circolarmente, lo spin dell'elettrone ha adottato l'orientamento di spin imposto dalla luce polarizzata circolarmente verso destra o sinistra. Questo significa che è possibile manipolare sistematicamente lo spin, a seconda della luce utilizzata. Sono state inoltre offerte importanti intuizioni sul modo in cui è possibile indurre le correnti nei TI. Un altro modo per sondare le modalità edge consisteva nel creare backscattering regolabile, combinando un campo magnetico esterno e l'accoppiamento spin-orbita Rashba, controllato da un gate locale. TEMSSOC dovrebbe favorire lo studio dei TI nell'UE, poiché questi composti sono stati studiati perlopiù negli Stati Uniti. Oltre a sistemi a materia condensata, i risultati del progetto dovrebbero inoltre rivelarsi utili per la fisica nucleare e ad alta energia.
Parole chiave
Isolante topologico, informatica, sistemi a materia condensata, accoppiamento spin-orbita, grafene, sollecitazione meccanica, backscattering regolabile
