Optymalizacja izolatorów topologicznych
Nowa klasa materiałów jest gotowa do zdobycia szturmem układów materii skondensowanej. TI zachowują się jak izolatory wewnętrznie, podczas gdy na powierzchni tworzą stany przewodzące, czego skutkiem są nowatorskie stany materii elektronicznej. Finansowanie przez UE projektu "Topological effects in matter with strong spin-orbit coupling" (TEMSSOC) umożliwiło naukowcom znalezienie sposobów tworzenia, manipulowania i badania faz topologicznych układów materii skondensowanej. Część badań miała na celu wykorzystanie światła w celu doprowadzenia zwykłych izolatorów do stanu topologicznego. Naukowcy wykorzystali grafen do opisania dwuwymiarowych TI z uwagi na to, że ma on praktycznie identyczną fizykę. Jego oddziaływanie spinowo-orbitalne prowadzi do powstania nowatorskiego stanu materii elektronicznej, znanego jako kwantowy spinowy efekt Halla, charakteryzujący się stanami przewodzenia krążącymi wokół środka masy izolacyjnej. Nowe fazy topologiczne przewidziano w obecności silnego naprężenia mechanicznego. Poza studiowaniem faz topologicznych, prace poświęcono również opracowywaniu nowych platform do produkcji TI. W tym celu, członkowie projektu wykorzystali poddany naprężeniom grafen z silnymi polami pseudo-magnetycznymi w celu stworzenia frakcyjnych TI. Ponadto, zbadali oni własności transportu powierzchniowego TI w obecności silnego odkształcenia ich powierzchni Fermiego. Okazało się, że są one silnie zależne od amplitudy odkształcenia heksagonalnego, z wyjątkiem związków opartych na bizmucie. Do zbadania struktury spiralnej stanu brzegowego i odporności wykorzystano fotony terahercowe. W stanie wzbudzonym przy fotonach spolaryzowanych kołowo, spin elektronu przyjął orientację spinu narzuconą przez światło spolaryzowane kołowo prawo- lub lewostronnie. Oznacza to, że możliwa jest systematyczna manipulacja spinu, w zależności od zastosowanego światła. Umożliwił również ważne spostrzeżenia na temat sposobu indukowania prądów w TI. Innym sposobem badania stanów brzegowych było stworzenie regulowanego rozpraszania wstecznego poprzez połączenie zewnętrznego pola magnetycznego i oddziaływania spin-orbita typu Rashby, kontrolowane przez lokalną bramkę. TEMSSOC powinno przyczynić się do rozwijania badań TI w UE ponieważ związki te dotychczas były badane przede wszystkim w Stanach Zjednoczonych. Poza układami materii skondensowanej, ustalenia projektu powinny być również przydatne w dziedzinie fizyki wysokich energii i nuklearnej.
