(Phys.org) - Investigadores de la Universidad de Maryland y el Centro NIST de Ciencia y Tecnología a Nanoescala han demostrado por primera vez de manera experimental la conducción de carga solo en la superficie en un aislante topológico [1], y han explicado teóricamente la conducción utilizando técnicas previamente aplicadas con éxito a la comprensión del grafeno [2].
El equipo de investigación descubrió que la delgada Bi 2 Se 3 Los cristales estudiados tienen propiedades magnetoelectrónicas inusuales que deberían permitir que tales aislantes topológicos se utilicen en nuevos tipos de dispositivos. incluyendo transistores de alto rendimiento, sensores magnéticos, y detectores ópticos.
Un aislante topológico es un tipo inusual de material tridimensional que, teóricamente, se predice que transporta carga eléctrica solo en un límite bidimensional.
Como se verificó recientemente mediante un experimento, Los aislantes topológicos se comportan como aislantes eléctricos en su interior pero conducen electrones en su superficie.
También se ha predicho que los aislantes topológicos tienen una estructura de banda electrónica inusual tipo Dirac (compartida por el grafeno), donde la energía del electrón tiene una dependencia lineal del momento, como se ve en fotones.
Midiendo directamente el transporte de carga en la superficie de cristales delgados de Bi2Se3, Los investigadores demostraron que el comportamiento en la superficie es consistente con una banda de Dirac en la que los electrones interactúan débilmente y están desordenados.
Estas características de la banda de Dirac implican que, a diferencia del grafeno, los electrones conductores en la superficie de los aislantes topológicos tienen un acoplamiento único entre sus espines y cargas.
Este acoplamiento podría dar lugar a nuevos tipos de dispositivos de estado sólido, incluyendo componentes magnéticos más pequeños cuya lógica se puede cambiar usando corrientes de espín a nanoescala.
