Gli isolanti topologici sono una classe di materiali che hanno suscitato molto interesse negli ultimi anni a causa delle loro insolite proprietà elettroniche. Una delle caratteristiche più sorprendenti degli isolanti topologici è la loro capacità di ospitare stati superficiali protetti dalla topologia, il che significa che non possono essere distrutti da disordine o impurità. Questi stati superficiali hanno una serie di proprietà insolite, inclusa la capacità di condurre elettricità senza alcuna resistenza e la capacità di emettere elettroni con una specifica polarizzazione di spin.

In un nuovo studio, gli scienziati dell’Università della California, Berkeley, hanno scoperto come utilizzare un fascio di fotoni per invertire la polarizzazione di spin degli elettroni emessi da un isolante topologico. Questa scoperta potrebbe portare a nuovi modi per controllare lo spin degli elettroni nei dispositivi elettronici, che potrebbero avere importanti applicazioni nella spintronica e nell’informatica quantistica.

Gli scienziati hanno utilizzato una tecnica chiamata fotoemissione risolta in spin per misurare la polarizzazione dello spin degli elettroni emessi da un isolante topologico. Hanno scoperto che la polarizzazione dello spin degli elettroni potrebbe essere invertita modificando l’energia del fascio di fotoni. Questo perché l'energia del fascio di fotoni determina la lunghezza d'onda della luce, e la lunghezza d'onda della luce determina la quantità di moto dei fotoni. La quantità di moto dei fotoni determina quindi lo spin degli elettroni emessi.

La scoperta degli scienziati potrebbe portare a nuovi modi per controllare lo spin degli elettroni nei dispositivi elettronici. Ciò potrebbe avere importanti applicazioni nella spintronica e nell’informatica quantistica. La spintronica è un campo di ricerca che si concentra sull’uso degli spin degli elettroni per archiviare ed elaborare informazioni. L'informatica quantistica è un campo di ricerca che si concentra sull'uso della meccanica quantistica per eseguire calcoli. La capacità di controllare lo spin degli elettroni potrebbe portare a nuovi modi per archiviare ed elaborare le informazioni nei dispositivi elettronici e potrebbe anche portare a nuovi modi per eseguire calcoli nei computer quantistici.

Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Physics.