p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio verificam experimentalmente a existência de estados de condução de superfície exóticos em semimetais topológicos (TSMs), materiais que ficam na fronteira entre condutores e isoladores, realizando varreduras de voltagem desses estados de superfície em uma amostra de filme fino de um TSM. As descobertas podem abrir caminho para estudos futuros e exploração de tais estados de condução na realização de romance, fenômenos de transporte quântico. p Todos nós provavelmente estamos familiarizados com a ideia de condutores e isoladores. Mas como você chamaria um material que pode conduzir na superfície, mas isolar por dentro? Os físicos o chamam de 'isolante topológico' (TI), um termo que destaca o aspecto geométrico de seu estranho comportamento de condução. Ainda mais estranhos que os TIs são os "semimetais topológicos" (TSMs) - materiais bizarros que ultrapassam a fronteira entre metais (condutores) e isoladores.

p Embora os TIs tenham encontrado aplicações práticas graças às suas propriedades incomuns, notavelmente em dispositivos optoeletrônicos avançados, Os TSMs ainda são em grande parte uma curiosidade entre os cientistas materiais. “Em TIs, os estados de condução de superfície podem ser isolados dos estados de isolamento em massa, enquanto em TSMs típicos, como semimetais Dirac e Weyl, os estados de massa e superfície tocam em pontos chamados 'nós de Weyl, 'levando a uma interação entre eles, "explica o professor associado Masaki Uchida do Instituto de Tecnologia de Tóquio, Japão, cuja pesquisa está focada em materiais topológicos.

p De acordo com as previsões teóricas, uma consequência interessante de tal interação é a formação de um par acoplado de "órbitas de Weyl" eletrônicas sob um campo magnético em superfícies opostas de um TSM que pode levar a um novo transporte quântico 2D. Contudo, a verificação experimental das órbitas de Weyl tem, até aqui, permaneceu desafiador devido à aparente falta de uma assinatura única. Agora, um novo estudo feito por uma equipe de cientistas do Japão, liderado pelo Dr. Uchida, pode mudar tudo isso.

p Publicado em Nature Communications , o estudo enfoca a distribuição espacial única das órbitas de Weyl. Especificamente, os cientistas realizaram um mapeamento dos estados da órbita de Weyl "Quantum Hall" (QH) sob a influência de tensões elétricas aplicadas na superfície superior e inferior de uma amostra de TSM compreendendo um filme de 75 nm de espessura de (Cd _1-x Zn _x ) ₃ Como ₂ . "A observação chave para distinguir a órbita de Weyl de uma órbita semelhante a TI é a resposta do transporte de superfície aos campos elétricos aplicados em uma configuração de dispositivo de porta dupla, "diz o Dr. Uchida.

p Os cientistas começaram estudando a dependência do campo magnético da resistência do filme em tensões de ativação zero a uma temperatura de 3K (270 ° C) e garantiram que o filme era espesso o suficiente para permitir a formação das órbitas de Weyl. Inicialmente, o transporte a granel dominou a condução devido à alta densidade de elétrons. Contudo, à medida que os cientistas esgotaram os elétrons aplicando tensões de disparo, o transporte de superfície e sua evolução para estados de QH tornaram-se mais proeminentes.

p Próximo, os cientistas estudaram a influência das varreduras de tensão de disparo nesses estados de QH na presença de um campo magnético forte e observaram um padrão listrado peculiar nos estados mapeados devido a uma modulação em sua densidade de elétrons, sugerindo a presença de um par orbital Weyl acoplado!

p A equipe de pesquisa está entusiasmada com esta descoberta. Um animado Dr. Uchida conclui, "Nosso trabalho revelando o papel da distribuição única das órbitas de Weyl no transporte quântico pode abrir portas para encontrar vários fenômenos de transporte de superfície exóticos em TSMs e controlá-los por meio de campos externos e engenharia de interface."

p A busca por esses novos fenômenos quânticos começou, com novas e emocionantes descobertas ao virar da esquina.