Un material cuántico que existió solo en teoría por más de una década ha sido construido ahora en un laboratorio en Finlandia. Físicos de la Universidad de Jyväskylä y la Universidad Aalto cultivaron un cristal de grosor atómico que conduce electricidad solo a lo largo de sus bordes, un comportamiento que podría funcionar eventualmente a temperatura ambiente.
Dos capas de telururo de estaño sobre una base especial
El profesor asociado Kezilbeiek Shawulienu lideró el equipo que fabricó el material apilando solo dos capas de telururo de estaño (SnTe) sobre un sustrato de diseleniuro de niobio (NbSe2). Los investigadores usaron epitaxia de haz molecular para cultivar la película y luego la sondearon con microscopía de efecto túnel a baja temperatura. Eso les permitió ver la estructura electrónica del material átomo por átomo. Encontraron pares de estados de borde conductores, la marca distintiva de un aislante cristalino topológico. Estos estados están protegidos por la simetría de la red cristalina, lo que significa que los electrones viajan a lo largo de los bordes sin dispersarse.
La deformación como perilla de control
La película de telururo de estaño es comprimida por el sustrato subyacente, creando una deformación que estabiliza el estado topológico del material. El equipo demostró que cambiar la deformación ajusta los estados de borde, dando a los investigadores una forma práctica de sintonizar el comportamiento electrónico del material. Los estados de borde aparecen dentro de una gran brecha de banda electrónica de más de 0,2 electronvoltios. Cálculos mecánico cuánticos de primeros principios confirmaron que los estados tienen un origen topológico. Los investigadores también observaron que los estados de borde vecinos interactúan, desplazando sus niveles de energía a través de una mezcla de fuerzas electrostáticas y tunelamiento cuántico.
Una plataforma para electrónica cuántica a temperatura ambiente
Debido a que la brecha de banda es relativamente grande, se espera que las propiedades topológicas del material permanezcan estables incluso a temperatura ambiente. Eso lo convierte en una plataforma prometedora para explorar estados topológicos bidimensionales sintonizables por deformación. El trabajo podría apoyar futuros avances en electrónica basada en espín y dispositivos a nanoescala. Los hallazgos fueron publicados en la revista Nature Communications.
