p Camadas atomicamente finas de ditelureto de tungstênio semimetal conduzem eletricidade sem perdas ao longo de estreitas, canais unidimensionais nas bordas do cristal. O material é, portanto, um isolante topológico de segunda ordem. Ao obter provas experimentais desse comportamento, físicos da Universidade de Basel expandiram o conjunto de materiais candidatos para supercondutividade topológica. Os resultados foram publicados na revista Nano Letras . p Isoladores topológicos representam uma área-chave de pesquisa porque podem ser usados ​​como supercondutores na eletrônica do futuro. Materiais deste tipo se comportam como isolantes por dentro, ao passo que suas superfícies têm propriedades metálicas e conduzem eletricidade. Um cristal tridimensional de um isolante topológico, portanto, conduz eletricidade em sua superfície, enquanto nenhuma corrente pode fluir para dentro. Além disso, devido à mecânica quântica, a condutividade na superfície é quase sem perdas - a eletricidade é conduzida por longas distâncias sem geração de calor.

p Além desses materiais, há outra classe conhecida como isoladores topológicos de segunda ordem. Esses cristais tridimensionais têm condutores, canais unidimensionais que correm ao longo de apenas algumas bordas de cristal. Materiais desse tipo são particularmente adequados para aplicações potenciais em computação quântica.

p Previsão teórica

p Os especialistas presumem que o bismuto semimetal exibe algumas das propriedades de um material topológico de segunda ordem. Além disso, pesquisadores também previram - da teoria - que camadas atomicamente finas de outro semimetal, ditelureto de tungstênio (WTe ₂ ), vai se comportar como isolantes topológicos de segunda ordem - em outras palavras, eles conduzirão eletricidade sem perdas nas bordas enquanto o resto da camada se comporta como um isolante.

p A equipe liderada pelo Professor Christian Schönenberger do Departamento de Física e do Instituto Suíço de Nanociência da Universidade de Basel agora analisou minúsculos cristais de ditelureto de tungstênio que consistem de uma a 20 camadas. Para determinar as características elétricas do material, eles anexaram contatos supercondutores a ele antes de aplicar um campo magnético. Como o material era sensível à oxidação, os pesquisadores trabalharam em uma caixa especial de baixo teor de oxigênio e revestiram o ditelureto de tungstênio com outro cristal, que era estável no ar.

p Oscilações características

p Ao analisar o fluxo de corrente dentro do cristal principal, os cientistas detectaram numerosas oscilações que decaem lentamente. "Considerando que uma distribuição uniforme de corrente leva a oscilações que diminuem rapidamente, os estados de borda extremamente condutores geram oscilação forte, correntes decaindo lentamente, como as que medimos, "explica o Dr. Artem Kononov, primeiro autor do estudo e bolsista Georg H. Endress do Departamento de Física. "A única explicação possível para nossos resultados é que uma grande fração da corrente flui ao longo das bordas estreitas."

p "Essas observações apoiam as previsões teóricas de que o ditelureto de tungstênio é um material topológico de ordem superior. Isso abre novas possibilidades para a supercondutividade topológica, que poderia ter aplicações em áreas como computação quântica, "diz Christian Schönenberger, que está investigando a supercondutividade topológica em pilhas de certos materiais bidimensionais como parte de um projeto ERC.