Un equipo dirigido por la Universidad de Osaka utilizó espectroscopía de fotoelectrones de resolución angular para probar la conductividad superficial inusual de los cristales de hexaboruro de samario. Demostraron que el material es una fase coexistente de "aislante topológico" en la que la corriente eléctrica puede fluir a lo largo de la superficie pero no a través de la mayor parte de la muestra. un "aislante Kondo, "que sufre una transición de metal a aislante debido a la fuerte correlación de electrones. Este trabajo, lo que demuestra que los aislantes topológicos pueden tener simultáneamente fuertes correlaciones de electrones, puede permitir el desarrollo de dispositivos de espín cuántico que utilizan los espines magnéticos de electrones individuales para superar a las computadoras actuales.

Ha existido un debate de larga data con respecto a la estructura electrónica de la superficie metálica del hexaboruro de samario (SmB ₆ ). SmB ₆ se sabe que es un aislante solo a bajas temperaturas debido a fuertes correlaciones de electrones, llamado el "efecto Kondo". A diferencia de la mayoría de los materiales, la resistencia de los aisladores Kondo aumenta realmente con la disminución de la temperatura. Sin embargo, aún no se ha revelado el origen de la conductividad remanente a bajas temperaturas. Una hipótesis popular es que SmB ₆ es también un aislante topológico, que puede tener estados electrónicos metálicos en su superficie. Sin embargo, las estructuras electrónicas de superficie de SmB ₆ obtenidos hasta ahora han sido complejos y difíciles de interpretar y, por lo tanto, esta cuestión de si SmB ₆ De hecho, es topológico ha sido un debate de larga data. En este trabajo, el equipo observó los estados de la superficie a partir de una nueva orientación del cristal y logró simplificar significativamente los estados de la superficie.

La idea principal fue la medición a lo largo de una dirección de superficie particular, que anteriormente había sido difícil de hacer. Para obtener esta superficie, los investigadores primero tuvieron que preparar un plano atómico, superficie extremadamente limpia del cristal de una manera muy precisa. Lo lograron calentando un monocristal de hexaboruro de samario a temperaturas muy altas en una cámara de vacío ultra alto. Luego realizaron una espectroscopia de fotoelectrones de resolución angular, que monitorea los electrones expulsados ​​del cristal cuando se expone a intensos rayos de luz. Usando un detector ferromagnético, pudieron determinar no solo las velocidades de los electrones, pero también si tenían sus giros orientados hacia arriba o hacia abajo. "Pudimos demostrar que el hexaboruro de samario es un aislante topológico, sin ambigüedad alguna, ", dice el autor principal Shin-ichi Kimura. Esto abre una nueva área de investigación en la que pueden existir fuertes correlaciones y efectos topológicos en el mismo material".