Uma equipe liderada pela Universidade de Osaka usou espectroscopia de fotoelétrons com resolução angular para investigar a incomum condutividade superficial dos cristais de hexaboreto de samário. Eles mostraram que o material é uma fase coexistente de "isolante topológico" em que a corrente elétrica pode fluir ao longo da superfície, mas não através da maior parte da amostra, um "isolador Kondo, "que sofre uma transição metal-isolante devido à forte correlação eletrônica. Este trabalho, o que demonstra que isoladores topológicos podem simultaneamente ter fortes correlações de elétrons, pode permitir o desenvolvimento de dispositivos de spin quântico que usam os spins magnéticos de elétrons individuais para superar os computadores atuais.

Um debate de longa data existe a respeito da estrutura eletrônica da superfície metálica do hexaboreto de samário (SmB ₆ ) SmB ₆ é conhecido por ser um isolante apenas em baixas temperaturas devido a fortes correlações de elétrons, chamado de "efeito Kondo". Ao contrário da maioria dos materiais, a resistência em isoladores Kondo realmente aumenta com a diminuição da temperatura. Contudo, a origem da condutividade remanescente em baixas temperaturas ainda não foi revelada. Uma hipótese popular é que SmB ₆ também é um isolante topológico, que pode ter estados eletrônicos metálicos em sua superfície. Contudo, as estruturas eletrônicas de superfície do SmB ₆ obtidos até agora têm sido complexos e difíceis de interpretar e, portanto, esta questão de se o SmB ₆ é de fato topológico tem sido um debate de longa data. Nesse trabalho, a equipe observou os estados da superfície a partir de uma nova orientação do cristal e conseguiu simplificar significativamente os estados da superfície.

O principal insight foi medir ao longo de uma direção de superfície específica, o que antes era difícil de fazer. Para obter esta superfície, os pesquisadores primeiro tiveram que preparar um atomicamente plano, superfície extremamente limpa do cristal de uma maneira muito precisa. Eles conseguiram isso aquecendo um único cristal de hexaboreto de samário a temperaturas muito altas em uma câmara de ultra-alto vácuo. Eles então realizaram espectroscopia de fotoelétrons com resolução de ângulo, que monitora os elétrons ejetados do cristal quando expostos a intensos feixes de luz. Usando um detector ferromagnético, eles foram capazes de determinar não apenas as velocidades dos elétrons, mas também se eles tinham seus spins orientados para cima ou para baixo. "Pudemos mostrar que o hexaboreto de samário é um isolante topológico, sem qualquer ambigüidade, "diz o autor principal Shin-ichi Kimura." Isso abre uma nova área de pesquisa na qual fortes correlações e efeitos topológicos podem existir no mesmo material. "