p Uma equipe de pesquisadores da Tohoku University, J-PARC, e o Instituto de Tecnologia de Tóquio conduziram um estudo aprofundado de quasipartículas magnéticas chamadas "triplons". A equipe conduziu o estudo com um ímã quântico de baixa dimensão, BA ₂ CuSi ₂ O ₆ Cl ₂ , usando espalhamento inelástico de nêutrons por AMATERAS no J-PARC. Suas descobertas levaram à descoberta de um novo "estado de borda triplon protegido topologicamente" no composto acima mencionado. p A descoberta conceitual de um isolante topológico gera atenção desde um aspecto fundamental e tecnológico. O estudo mostrou que podemos esperar um fluxo de elétrons não dissipativo, também conhecido como um "estado de borda, “a aparecer na superfície dos isoladores topológicos devido à diferença nas características topológicas entre o interior e o exterior do isolador topológico.

p Esforços tremendos foram feitos para realizar o estado de borda topológica em materiais eletrônicos bidimensionais e tridimensionais reais, uma vez que esse fluxo não dissipativo tem o potencial de ser utilizado para transmissão e processamento de informações com eficiência energética no futuro.

p O conceito de estado de borda não se aplica apenas aos elétrons, mas para quasipartículas, que carregam corrente de spin em materiais, emergindo de flutuações de spin de elétrons, como magnons e triplons. Contudo, Até a presente data, apenas alguns exemplos demonstraram quasipartículas bosônicas com caracteres topológicos.

p Usando espalhamento inelástico de nêutrons por AMATERAS em J-PARC, a equipe foi capaz de determinar com precisão as relações de dispersão dos triplons no ímã quântico Ba ₂ CuSi ₂ O ₆ Cl ₂ . As relações de dispersão observadas fixam parâmetros no modelo hamiltoniano, que de fato, mostram que o composto é uma nova realização do modelo Su-Schriffer-Heeger (SSH) - o modelo mais fundamental para determinar isolantes topológicos. O modelo SSH é conhecido por ser equivalente a um único giro sob um campo magnético fictício. As relações de dispersão, bem como o campo magnético fictício, são mostrados na imagem do título.

p À medida que a quase-partícula se move da esquerda para a direita na figura, um campo magnético fictício faz uma única rotação. Simultaneamente, fases de quasipartículas giram até a metade, levando a uma topologia não trivial. Esta topologia não trivial de triplons estipula que os estados de borda existem no meio da lacuna de energia de Ba ₂ CuSi ₂ O ₆ Cl ₂ . A observação de triplons topológicos deve acelerar a detecção de propriedades magnéticas e termodinâmicas de estados de borda, e pode levar ao desenvolvimento de materiais de transmissão e processamento de informações com eficiência energética.