I materiali topologici sono una classe di materiali che hanno proprietà elettroniche uniche protette da invarianti topologici. Questi materiali hanno suscitato molto interesse negli ultimi anni grazie al loro potenziale per la realizzazione di nuove forme di materia quantistica e per l’utilizzo in futuri dispositivi elettronici.
Un tipo di materiale topologico è l'isolante topologico, che è un materiale isolante che ha stati superficiali conduttori. Questi stati superficiali sono protetti da un invariante topologico, il che significa che non possono essere distrutti senza modificare le proprietà topologiche del materiale.
Gli isolanti topologici di ordine superiore sono una generalizzazione degli isolanti topologici. Hanno invarianti topologici di ordine superiore e i loro stati superficiali mostrano proprietà esotiche che non si trovano negli isolanti topologici convenzionali. Tuttavia, rilevare isolanti topologici di ordine superiore è stato un compito impegnativo a causa della natura complessa dei loro stati superficiali.
Nel loro studio i fisici di Würzburg e Costanza hanno sviluppato un nuovo metodo per rilevare gli isolanti topologici di ordine superiore. Il loro metodo prevede la misurazione della conduttanza elettrica di un materiale in funzione del suo spessore. Hanno scoperto che la conduttanza di un isolante topologico di ordine superiore presenta un picco caratteristico ad uno spessore specifico.
Questo picco caratteristico è una firma degli stati superficiali dell'isolante topologico di ordine superiore. Misurando la conduttanza di un materiale, i fisici sono stati in grado di rilevare la presenza di isolanti topologici di ordine superiore e distinguerli da altri tipi di materiali topologici.
Le scoperte dei fisici hanno importanti implicazioni per il campo dei materiali topologici. Forniscono un nuovo strumento per rilevare isolanti topologici di ordine superiore, che consentirà ai ricercatori di studiare questi materiali in modo più dettagliato ed esplorare il loro potenziale per applicazioni future.
Inoltre, le scoperte dei fisici potrebbero avere implicazioni per lo sviluppo di nuovi dispositivi elettronici. Gli isolanti topologici di ordine superiore hanno il potenziale per essere utilizzati nella spintronica, che è lo studio su come utilizzare gli spin degli elettroni per immagazzinare ed elaborare informazioni. Potrebbero essere utilizzati anche nell’informatica quantistica, che è lo studio su come utilizzare le proprietà quantistiche delle particelle per eseguire calcoli.
Lo studio dei fisici rappresenta un significativo passo avanti nella comprensione e nell'individuazione degli isolanti topologici di ordine superiore. Le loro scoperte hanno il potenziale per aprire nuove strade di ricerca nel campo dei materiali topologici e portare allo sviluppo di nuove applicazioni nella spintronica e nell'informatica quantistica.
