Novo material pode abrir caminho para a próxima geração de eletrônicos

Durante décadas, os cientistas têm procurado novos materiais que possam revolucionar a eletrônica. Um candidato promissor é uma classe de materiais conhecidos como isolantes topológicos, que têm potencial para conduzir eletricidade com muito pouca resistência. Isso poderia torná-los ideais para uso em transistores de próxima geração, que são os blocos básicos de construção de todos os dispositivos eletrônicos.

Num novo estudo, investigadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, descobriram uma nova forma como os electrões viajam através de isolantes topológicos. Esta descoberta pode fornecer informações sobre como projetar isoladores topológicos com propriedades elétricas ainda melhores, aproximando-nos um passo da próxima geração de dispositivos eletrônicos.

Isoladores topológicos:uma breve introdução

Isoladores topológicos são uma classe de materiais caracterizados por suas propriedades eletrônicas incomuns. Nos isolantes comuns, os elétrons estão localizados em átomos específicos e não podem se mover livremente. Em isoladores topológicos, entretanto, os elétrons são capazes de se mover livremente ao longo das bordas do material. Isso ocorre porque os isoladores topológicos possuem uma estrutura de banda única, que é a distribuição de energia dos elétrons no material.

A estrutura de banda de um isolador topológico é caracterizada por duas características:um band gap e um invariante topológico. O band gap é uma região de energia onde nenhum estado eletrônico é permitido. O invariante topológico é um número que descreve as propriedades topológicas do material.

O invariante topológico de um isolante topológico está relacionado ao número de estados de aresta que o material possui. Em um isolador topológico bidimensional, o invariante topológico é igual ao número de estados de aresta. Isto significa que um isolador topológico bidimensional com um invariante topológico de 1 terá um estado de borda.

Como os elétrons viajam através de isolantes topológicos

No artigo anterior, exploramos como os elétrons viajam através de isolantes topológicos. Descobrimos que os elétrons são capazes de se mover livremente ao longo das bordas dos isoladores topológicos devido a uma lacuna, que é uma característica topológica desses materiais.

A maneira como os elétrons viajam através de isolantes topológicos é análoga à maneira como a água flui através de um rio. Em um rio, a água flui ao longo do leito e das margens do rio. Em um isolante topológico, os elétrons fluem ao longo das bordas do material.

Esta analogia pode nos ajudar a entender como as propriedades dos isoladores topológicos podem ser usadas para criar novos dispositivos eletrônicos. Por exemplo, o fato de os elétrons poderem fluir livremente ao longo das bordas dos isoladores topológicos poderia ser usado para criar transistores mais rápidos e eficientes que os transistores tradicionais.

Conclusão

Os isoladores topológicos são uma nova classe promissora de materiais que têm o potencial de revolucionar a eletrônica. As propriedades únicas desses materiais poderiam ser usadas para criar novos dispositivos eletrônicos mais rápidos, mais eficientes e mais poderosos que os dispositivos tradicionais.