Cercetătorii au demonstrat existenţa unei noi forme a materiei electronice

„Izolatorii topologici (topologigal insulators – TI) sunt izolatori electrici în interior şi conductori de-a lungul marginilor, având un mare potenţial în crearea de noi computere şi dispozitive cu consum mic, toate definite la scară atomică”, a precizat Gaurav Bahl, autorul principal al studiului.

Proprietăţile neobişnuite ale izolatorilor topologici le fac să fie o formă specială de material electronic, aşa cum explică Taylor Hughes, co-autorul studiului: „grupurile de electroni pot forma propriile faze în interiorul materialelor. Aceste materiale pot avea orice stare de agregare tradiţională (solid, lichid şi gazos), dar câteodată pot forma faze mai puţin comune, precum un izolator topologic”.

• Ce s-ar putea ascunde sub vulcanii de pe Marte?
• Oamenii de știință ar fi găsit „Sfântul Graal” al computerelor cuantice

Acestea există de obicei în materiale cristaline, iar alte studii confirmă că faze de izolator topologic există în natură, în cristale, dar mai există multe predicţii teoretice care trebuie confirmate, scrie Phys.org.

O astfel de predicţie este aceea că un nou tip de izolator topologic poate avea o fază de cvadripol (patru poli). „Electronii sunt singurele particule care pot avea o sarcină într-un material”, a precizat Wladimir Bealcazar, unul dintre membrii echipei. „Am descoperit că electronii din cristale se pot organiza pentru a crea nu numai unităţi dipolare, adică sarcini pozitive şi negative, ci şi multipoli în care patru sau opt sarcini pot forma o singură unitate. Cel mai simplu membru al noii familii este cvadripolul în care sunt cuplate două sarcini pozitive şi două negative” (imaginea de mai jos).

Credit: Kitt Peterson

Nu este fezabil să se creeze un material atom cu atom, de aceea, cercetătorii au apelat la un analog al QTI-urilor folosind un material creat din circuite de placă printate. Fiecare placă este un pătrat cu patru rezonatori identici – dispozitive care absorb radiaţia electromagnetică la o anumită frecvenţă, dispuşi în colţuri. Plăcile sunt aranjate într-un tipar regulat pentru a crea analogul de cristal.

„Fiecare rezonator se comportă precum un atom, iar legăturile dintre ei se comportă ca legăturile între atomi”, a precizat Kitt Peterson, unul dintre autori. „Aplicăm radiaţia de microundă sistemului şi măsurăm cât de mult este absorbită aceasta de fiecare rezonator, ceea ce ne oferă informaţii cu privire la comportamentul electronilor în cristalul analog”.

Detaliul care îl face un izolator topografic cu patru poli şi nu unul simplu, cu doi poli, este rezultatul proprietăţilor specifice ale conexiunilor dintre rezonatori. „Marginile acestui tip de izolator nu sunt conductive precum în izolatorii topografici normali”, a precizat Bahl. „Aici doar colţurile sunt active, care sunt analoage cu cele patru puncte care formează faza de cvadripol a materialului”.

„Am măsurat cât de multă radiaţie de microundă a absorbit fiecare rezonator din QTI, măsurând frecvenţa stărilor rezonante care se găsea precis în colţuri”, a precizat Peterson.

Acest nou material ar putea fi folosit pe viitor pentru stocarea datelor pentru comunicaţii şi computaţie.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

Cercetătorii au descoperit o nouă stare a materiei

Computerele cuantice pot deveni ceva obişnuit cu ajutorul unui superconductor neconvenţional care are în componenţă ”particula îngerului”

Un nou material uimitor creat de o româncă poate obţine electricitate din corpul uman

Invenţie revoluţionară a unei echipe de cercetători: un material care poate conduce electricitatea aproape de viteza luminii