Nella scienza dei materiali, i difetti svolgono un ruolo fondamentale nel governare le proprietà dei materiali e le loro prestazioni in varie applicazioni. Mentre la maggior parte delle tecniche inducono difetti attraverso mezzi fisici, un team di ricercatori provenienti da Giappone, Corea del Sud e Stati Uniti ha dimostrato un approccio innovativo per creare selettivamente difetti utilizzando i cosiddetti punti Weyl, che sono proprietà materiali quantistiche topologiche che si manifestano come punti "invisibili" dove le bande di conduzione e di valenza si intersecano nel materiale.

I punti di Weyl sono affascinanti singolarità topologiche che si presentano in alcuni cristalli e hanno attirato molta attenzione per il loro potenziale nella creazione di nuovi dispositivi elettronici. Sfruttando la potenza dei punti Weyl, i ricercatori hanno scoperto un nuovo modo per indurre difetti puntuali localizzati che alterano significativamente la struttura elettronica e le proprietà fisiche del materiale.

Il loro metodo si basa sull'introduzione di un particolare elemento chimico nel materiale, il niobio, che agisce come un "catalizzatore" topologico. Questo elemento catalizzatore innesca la comparsa dei punti di Weyl e porta alla formazione selettiva di difetti puntiformi nelle sue immediate vicinanze.

I ricercatori hanno utilizzato tecniche all'avanguardia, inclusa la microscopia a effetto tunnel (STM), per visualizzare e caratterizzare direttamente questi difetti indotti dal punto di Weyl. Attraverso misurazioni complete e simulazioni teoriche, hanno individuato la posizione precisa dei difetti e il loro impatto sulle proprietà elettriche e termiche del materiale.

I risultati non solo forniscono un nuovo metodo per personalizzare le proprietà dei materiali topologici, ma offrono anche una visione più approfondita dei meccanismi fondamentali alla base dell’interazione tra proprietà topologiche e difetti nei materiali quantistici. Questo lavoro apre nuove strade per esplorare e sfruttare i punti Weyl per manipolare e migliorare la funzionalità dei materiali nelle tecnologie avanzate, tra cui l’elettronica, la conversione dell’energia e l’elaborazione delle informazioni quantistiche.