(Phys.org) -- I ricercatori dell'Università del Maryland e del NIST Center for Nanoscale Science and Technology hanno per la prima volta dimostrato sperimentalmente la conduzione di carica solo superficiale in un isolante topologico [1], ed hanno teoricamente spiegato la conduzione utilizzando tecniche precedentemente applicate con successo alla comprensione del grafene [2].
Il team di ricerca ha scoperto che il sottile Bi 2 Vedi 3 i cristalli studiati hanno proprietà magnetoelettroniche insolite che dovrebbero consentire l'utilizzo di tali isolanti topologici in nuovi tipi di dispositivi, compresi transistor ad alte prestazioni, sensori magnetici, e rilevatori ottici.
Un isolante topologico è un tipo insolito di materiale tridimensionale teoricamente previsto per trasportare carica elettrica solo su un confine bidimensionale.
Come recentemente verificato dall'esperimento, gli isolanti topologici si comportano come un isolante elettrico al loro interno ma conducono elettroni sulla loro superficie.
È stato anche previsto che gli isolanti topologici abbiano un'insolita struttura a bande elettroniche di tipo Dirac (condivisa dal grafene), dove l'energia dell'elettrone ha una dipendenza lineare dalla quantità di moto, come si vede nei fotoni.
Misurando direttamente il trasporto di carica sulla superficie di sottili cristalli di Bi2Se3, i ricercatori hanno dimostrato che il comportamento in superficie è coerente con una banda di Dirac in cui gli elettroni interagiscono debolmente e sono disordinati.
Queste caratteristiche della banda di Dirac implicano che, a differenza del grafene, gli elettroni conduttori sulla superficie degli isolanti topologici hanno un accoppiamento unico tra i loro spin e le loro cariche.
Questo accoppiamento potrebbe dare origine a nuovi tipi di dispositivi a stato solido, compresi componenti magnetici più piccoli la cui logica può essere commutata utilizzando correnti di spin su scala nanometrica.
