Las capas atómicamente delgadas de la ditelurida de tungsteno semimetálica conducen la electricidad sin pérdidas a lo largo de estrechos, Canales unidimensionales en los bordes del cristal. Por tanto, el material es un aislante topológico de segundo orden. Al obtener una prueba experimental de este comportamiento, Los físicos de la Universidad de Basilea han ampliado el conjunto de materiales candidatos para la superconductividad topológica. Los hallazgos se han publicado en la revista Nano letras .

Los aislantes topológicos representan un área clave de investigación porque potencialmente podrían usarse como superconductores en la electrónica del futuro. Los materiales de este tipo se comportan como aislantes en el interior, mientras que sus superficies tienen propiedades metálicas y conducen electricidad. Por lo tanto, un cristal tridimensional de un aislante topológico conduce electricidad en su superficie, mientras que ninguna corriente puede fluir dentro. Es más, debido a la mecánica cuántica, la conductividad en la superficie es casi sin pérdidas:la electricidad se conduce a largas distancias sin generación de calor.

Además de estos materiales, hay otra clase conocida como aisladores topológicos de segundo orden. Estos cristales tridimensionales tienen conductividad, canales unidimensionales que recorren solo ciertos bordes de cristal. Los materiales de este tipo son particularmente adecuados para posibles aplicaciones en computación cuántica.

Predicción teórica

Los expertos asumen que el bismuto semimetálico exhibe algunas de las propiedades de un material topológico de segundo orden. Es más, Los investigadores también han predicho, a partir de la teoría, que capas atómicamente delgadas de otro semimetal, ditelurida de tungsteno (WTe ₂ ), se comportarán como aislantes topológicos de segundo orden; en otras palabras, Conducirán la electricidad sin pérdidas en los bordes, mientras que el resto de la capa se comportará como un aislante.

El equipo dirigido por el profesor Christian Schönenberger del Departamento de Física y el Instituto Suizo de Nanociencia de la Universidad de Basilea ha analizado ahora diminutos cristales de ditelurida de tungsteno que constan de entre una y 20 capas. Para determinar las características eléctricas del material, le conectaron contactos superconductores antes de aplicar un campo magnético. Como el material era sensible a la oxidación, los investigadores trabajaron en una caja especial de bajo oxígeno y recubrieron la ditelurida de tungsteno con otro cristal, que era estable en el aire.

Oscilaciones características

Al analizar el flujo de corriente dentro del cristal principal, los científicos detectaron numerosas oscilaciones que decaían lentamente. "Mientras que una distribución de corriente uniforme conduce a oscilaciones que decaen rápidamente, los estados de borde extremadamente conductivos generan fuertes oscilaciones, Corrientes que decaen lentamente, como las que medimos, "explica el Dr. Artem Kononov, primer autor del estudio y miembro de Georg H. Endress en el Departamento de Física. "La única explicación posible de nuestros resultados es que una gran fracción de la corriente fluye a lo largo de los bordes estrechos".

"Estas observaciones apoyan las predicciones teóricas de que la ditelurida de tungsteno es un material topológico de orden superior. Esto abre nuevas posibilidades para la superconductividad topológica, que podría tener aplicaciones en áreas como la computación cuántica, "dice Christian Schönenberger, que está investigando la superconductividad topológica en pilas de ciertos materiales bidimensionales como parte de un proyecto de ERC.