Desde a descoberta do efeito Hall quântico (Prêmio Nobel de 1985), a simetria tem sido o princípio orientador na busca de materiais topológicos. Agora, uma equipe internacional de pesquisadores da Alemanha, Suíça e EUA introduziu um princípio orientador alternativo, "quase-simetria", que leva à descoberta de um novo tipo de material topológico com grande potencial para aplicações em spintrônica e tecnologias quânticas. Este trabalho foi publicado em Nature Physics .
Diferentemente de uma simetria própria que atua uniformemente sobre todo o objeto, a operação de quase-simetria atua seletivamente em diferentes partes do sistema. Um exemplo simplificado pode ser uma imagem espelhada incompleta, na qual algumas partes do objeto são espelhadas, mas outras não. Teoricamente, corresponde a um sistema que possui simetria exata ao levar em consideração apenas a aproximação básica enquanto termos aproximativos adicionais quebram tal simetria. Na estrutura de banda eletrônica de um sólido, isso impõe lacunas de energia finitas, mas parametricamente pequenas, em alguns pontos de baixa simetria no espaço de momento.

Em seu novo trabalho, os pesquisadores demonstram que a quase simetria no semi-metal CoSi estabiliza pequenas lacunas de energia em um grande plano quase degenerado. Isso se reflete na maneira como os elétrons são dobrados em movimento circular por um campo magnético, conhecido como oscilações quânticas. A aplicação de deformação no plano quebra a simetria do cristal que separa apenas os pontos degenerados correspondentes, mas os pontos protegidos por quase-simetria permanecem intactos, observáveis ​​por novas órbitas de ruptura magnética. Esses resultados demonstram uma das características mais importantes da quase-simetria:sua robustez contra perturbações químicas e físicas.

A maioria dos materiais topológicos descobertos nos últimos anos requerem engenharia precisa de sua composição química para que sejam relevantes para futuras aplicações tecnológicas. Em contraste, as quase-simetrias eliminam a necessidade de ajuste fino, pois as características topológicas podem ser encontradas em qualquer potencial químico arbitrário. Além disso, materiais topológicos protegidos por quase simetria são robustos contra qualquer deformação física que quebre a simetria cristalina. Além disso, materiais topológicos protegidos por quase-simetria são robustos contra deformações físicas que quebram a simetria cristalina, um pré-requisito fundamental para sua aplicação tecnológica por meio de processos de filme fino.

Essas características demonstram uma nova classe de materiais topológicos com maior resiliência a perturbações, o que simplifica seu uso em tecnologia. Os pesquisadores acreditam que este primeiro exemplo representa um passo importante para a descoberta de materiais topológicos além das classificações usuais de grupos espaciais, o que pode ajudar a comunidade a não ignorar o que pode estar escondido à vista de todos. + Explorar mais

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