Los físicos de la Universidad de Zúrich están investigando una nueva clase de materiales:aislantes topológicos de orden superior. Los bordes de estos sólidos cristalinos conducen corriente eléctrica sin disipación, mientras que el resto del cristal permanece aislante. Esto podría ser útil para aplicaciones en tecnología de semiconductores y para construir computadoras cuánticas.

La topología examina las propiedades de los objetos y sólidos que están protegidos contra perturbaciones y deformaciones. Los materiales conocidos hasta ahora incluyen aislantes topológicos, que son cristales que aíslan en el interior pero conducen corriente eléctrica en su superficie. Las superficies conductoras están protegidas topológicamente, lo que significa que no se pueden llevar fácilmente a un estado aislante.

Los físicos teóricos de la Universidad de Zúrich ahora han predicho una nueva clase de aislantes topológicos con propiedades conductoras en los bordes de los cristales en lugar de en la superficie. El equipo de investigación compuesto por científicos de la UZH, Universidad de Princeton, el Centro Internacional de Física de Donostia y el Instituto Max Planck de Física de Microestructuras en Halle, denominó a la nueva clase de material "aislantes topológicos de orden superior". La extraordinaria robustez de los bordes conductores los hace particularmente interesantes:la corriente de electrones topológicos no puede ser detenida por desorden o impurezas. Si una imperfección se interpone en el camino de la corriente, simplemente fluye alrededor de la impureza.

Además, los bordes del cristal no tienen que estar especialmente preparados para conducir corriente eléctrica. Si el cristal se rompe los nuevos bordes también conducen automáticamente la corriente. "El aspecto más interesante es que la electricidad, al menos en teoría, se puede conducir sin disipación, "dice Titus Neupert, profesor del Departamento de Física de la UZH. "Se podría pensar en los bordes de los cristales como una especie de autopista para los electrones. No pueden simplemente dar un giro en U". Esta propiedad de conductancia sin disipación, también conocido de superconductores a bajas temperaturas, no se comparte con los cristales aislantes topológicos previamente conocidos que tienen superficies conductoras, pero es específico de los cristales topológicos de orden superior.

El estudio de los físicos todavía se basa principalmente en aspectos teóricos. Han propuesto el telururo de estaño como el primer compuesto en mostrar estas nuevas propiedades. "Se deben identificar y probar más candidatos materiales en experimentos, ", dice Neupert. Los investigadores esperan que en el futuro los nanocables hechos de aislantes topológicos de orden superior puedan usarse como caminos conductores en circuitos eléctricos. Podrían combinarse con materiales magnéticos y superconductores y usarse para construir computadoras cuánticas.