Cientistas da Universidade de Tsukuba demonstraram a possibilidade dos elétrons se moverem como se não tivessem massa quando certos materiais chamados "isolantes topológicos" são irradiados com feixes de laser. Este trabalho pode levar a uma nova classe de dispositivos eletrônicos e cristais fotônicos altamente eficientes.

Dispositivos eletrônicos convencionais dependem principalmente de cristais de silício. Do ponto de vista dos elétrons que compõem os sinais elétricos que percorrem esses materiais, os sistemas são tão grandes que praticamente não têm fim. Isso faz com que a maioria das estruturas eletrônicas se assemelhe às soluções matemáticas de uma rede repetitiva infinita "em massa". Contudo, avanços recentes na física do estado sólido têm apontado para a possibilidade de "isolantes topológicos, "que são materiais que geralmente são isolantes elétricos, mas tem estados que existem na borda do material. Esses estados de superfície criados pela transição abrupta do material para o espaço vazio têm propriedades especiais, como proteção contra perturbações por desordem, como pode acontecer com outros estados eletrônicos. Em certos casos, os elétrons podem se mover tão livremente que agem como se não tivessem massa alguma. Por mais intrigantes que sejam os estados topológicos, muito ainda não se sabe sobre como gerá-los e como se comportam.

Agora, uma equipe de pesquisa da Universidade de Tsukuba usou cálculos teóricos para prever os estados eletrônicos que podem ser formados quando um laser excita um isolador topológico. Isso pode ajudar a preencher lacunas em nosso conhecimento sobre esses materiais, porque os dados empíricos são difíceis de obter. Os pesquisadores conseguiram mostrar que Dirac afirma, em que os elétrons começam a aparecer sem massa, pode ser gerado desta forma. "Experimentos em estados topológicos de não equilíbrio permanecem escassos, embora tenham o potencial de fornecer uma nova plataforma para criar estados Dirac sem massa inesperados, "O autor sênior Ken-ichi Hino diz. A equipe foi capaz de explicar suas descobertas como resultado da criação de degenerescências acidentais quádruplas nos pontos de alta simetria." Esperamos que nosso trabalho acelere o processo de investigação de isolantes topológicos, “Diz o professor Hino. Os resultados deste projeto podem ajudar a abrir caminho para novos sistemas de computadores que desperdiçam menos energia com base nesses materiais.