p Uma nova técnica torna possível obter uma impressão digital individual dos estados de borda portadores de corrente que ocorrem em novos materiais, como isoladores topológicos ou materiais 2-D. Físicos da Universidade de Basel apresentam o novo método junto com cientistas americanos em Nature Communications . p Embora os isoladores não conduzam correntes elétricas, alguns materiais especiais exibem propriedades elétricas peculiares. Embora não conduzindo através de seu volume, suas superfícies e bordas podem suportar correntes elétricas devido aos efeitos da mecânica quântica, e fazê-lo mesmo sem causar perdas. Esses isolantes topológicos têm atraído grande interesse nos últimos anos devido às suas propriedades notáveis. Em particular, seus robustos estados de borda são muito promissores, pois podem levar a grandes avanços tecnológicos.

p Efeitos semelhantes como os estados de borda de tais isoladores topológicos também aparecem quando um metal bidimensional é exposto a um forte campo magnético em baixas temperaturas. Quando o chamado efeito Hall quântico é realizado, corrente é pensada para fluir apenas nas bordas, onde vários canais condutores são formados.

p Sondando estados de borda individuais

p Até agora, não foi possível abordar os vários estados portadores de corrente individualmente ou determinar suas posições separadamente. A nova técnica agora permite obter uma impressão digital exata dos estados da borda portadora de corrente com resolução nanométrica. Isto é relatado por pesquisadores do Departamento de Física e do Instituto Suíço de Nanociência da Universidade de Basel, em colaboração com colegas da Universidade da Califórnia, Los Angeles, bem como da Harvard e da Princeton University, EUA.

p A fim de medir a impressão digital dos estados da borda condutora, os físicos liderados pelo Prof. Dominik Zumbühl desenvolveram uma técnica baseada na espectroscopia de tunelamento. Eles usaram um nanofio de arsenieto de gálio localizado na borda da amostra que corre paralelamente aos estados da borda sob investigação. Nesta configuração, elétrons podem pular (tunelar) para frente e para trás entre um estado de borda específico e o nanofio, desde que as energias em ambos os sistemas coincidam. Usando um campo magnético adicional, os cientistas controlam o momentum de tunelamento de elétrons e podem lidar com estados de borda individuais. A partir das correntes de túnel medidas, a posição e evolução de cada estado de borda podem ser obtidas com precisão nanométrica.

p Acompanhando a evolução

p Essa nova técnica é muito versátil e também pode ser usada para estudar sistemas em evolução dinâmica. Ao aumentar o campo magnético, o número de estados de borda é reduzido, e sua distribuição é modificada. Pela primeira vez, os cientistas foram capazes de observar a evolução total do estado de borda, começando de sua formação em campos magnéticos muito baixos.

p Com o aumento do campo magnético, os estados de borda são primeiro comprimidos em direção ao limite da amostra até, eventualmente, eles se movem em direção ao interior da amostra e então desaparecem completamente. Os modelos analíticos e numéricos desenvolvidos pela equipe de pesquisa concordam muito bem com os dados experimentais.

p "Esta nova técnica não é apenas muito útil para estudar os estados de borda quânticos de Hall, "Dominik Zumbühl comenta os resultados da colaboração internacional." Também pode ser empregado para investigar novos materiais exóticos, como isolantes topológicos, grafeno ou outros materiais 2-D. "