Naturako material gehienek dute egoera topologiko bat, gutxienez

Zabaldu:
Twitter
Facebook
Emaila

“Topologia non-nahi dago” ideiaren interpretazio artistikoa. Arg. © C.Pouss

Duela 40 urteko uste bat gezurtatu du DIPCk eta Princentongo Unibertsitateak zuzendutako ikerketa batek: material topologikoak bitxiak eta exotikoak direla, alegia. Hain zuzen, argitu dute naturako ia material guztiek daukatela egoera topologiko bat gutxienez. Science aldizkarian argitaratu dute artikulua, eta, haren bidez, "supertopologiko" kontzeptua gehitu dute banden topologiaren teorian.

Material batzuen propietate fisiko bat da topologia, ohi ez bezalako egoera sendoak bereizgarri dituena. Egoera horien arabera, gainazalen eta ertzen propietate elektronikoak ez dira tokiko perturbazioekiko. Berezko aldaezintasun horren ondorioz, material topologikoak hautagai ezin hobeak dira zenbait efektu behatzeko (hala nola korronte elektrikoaren eta elektroien spinaren interkonbertsioa), energia altuen fisikako teoria exotikoak simulatzeko eta, kondizio egokietan, baita informazio kuantikoa gordetzeko eta manipulatzeko ere.

Maia García-Vergniory DIPCko ikertzailearen esanean, material topologikoen potentziala izugarria da. Duela gutxi arte, material topologiko sorta bat aurkitu zen intuizio kimikoa baliatuz, eta uste zen egoera elektroniko topologikoak lastategi batean galdutako orratz baten gisakoak zirela. Orain, ordea, errendimendu handiko eredu konputazional bat erabiliz, jakin dute naturan ezagutzen diren 3D materialen erdia baino gehiago topologikoak direla eta ia % 90ek egoera topologiko latenteak dituztela.

Analisi kimiko eta topologiko konbinatu baten bidez, taldeak 38.000 bat material topologikotan taldekatu ditu egitura elektronikoak, eta komunitate zientifikoaren eskura jarri ditu, Topological Materials Database datu-basean. Banda topologikoetako posizio-espazio teoria berria —Kimika Kuantiko Topologiko esaten zaiona— garatzeko, sei urtez aritu dira lanean.

Emaitza horiek kontuan hartuta, aurretik egindako ikerketetan ere material askotan hauteman behar ziren egoera topologikoen ezaugarri esperimentalak. Lehen egindako fotoemisio-esperimentuen datuak aztertu ondoren, taldea konturatu zen hala zela. Adibidez, aurreko ikerketa esperimental batzuetan, ikertzaileek gainazaleko erresonantzia ulergaitzak ikusi zituzten, eta, oraingo ikerketan, aintzat hartu gabeko gainazaleko egoera topologikotzat jo dira.

Horrek etorkizunerako ateak irekitzen ditu, non funtzionaltasun aurreratua duten materialak diseinatuko baitira, giza intuizioa eta Material Topologikoen Datu Basean eta Kimika Kuantiko Topologikoan oinarritutako adimen artifiziala ezkonduz".