A maioría dos materiais da natureza presentan polo menos unha situación topolóxica

Un estudo dirixido polo DIPC e a Universidade de Princenton desmente a convicción de fai 40 anos de que os materiais topolóxicos son raros e exóticos. De feito, aclararon que practicamente todos os materiais da natureza teñen polo menos unha situación topolóxica. O artigo, publicado na revista Science, introduce o concepto de “supertopológico” na teoría da topología de bandas.

 

A topología é unha propiedade física dalgúns materiais caracterizada por estados fortes anormais. Segundo estas circunstancias, as propiedades electrónicas das superficies e dos bordos non se refiren a perturbacións locais. Esta inmutabilidad intrínseca fai que os materiais topolóxicos sexan excelentes candidatos para a observación de efectos como a interconversión da corrente eléctrica e do spin dos electróns, para simular as teorías exóticas da física das altas enerxías e, en condicións axeitadas, para o almacenamento e manipulación da información cuántica.

 

Segundo Maia García Vergniory, investigadora do DIPC, o potencial dos materiais topolóxicos é enorme. Até hai pouco atopouse un conxunto de materiais topolóxicos por intuición química e considerábase que os estados electrónicos topolóxicos eran como unha agulla perdida nunha palleira. Agora, utilizando un modelo computacional de alto rendemento, máis da metade dos materiais 3d coñecidos na natureza son topolóxicos e case o 90% presentan estados topolóxicos latentes.

 

Mediante unha análise química e topolóxica combinado, o grupo agrupou as estruturas electrónicas nuns 38.000 materiais topolóxicos que pon a disposición da comunidade científica na base de datos Topological Materials Database. O desenvolvemento da nova teoría do espazo -a chamada Química Cuántica Topolóxica- nas bandas topolóxicas ha tido lugar durante seis anos.

 

Tendo en conta estes resultados, as características experimentais das situacións topolóxicas debían ser observadas tamén en moitos materiais en estudos previos. Tras analizar os datos dos experimentos fotográficos realizados anteriormente, o equipo descubriu que era así. Por exemplo, en estudos experimentais anteriores, os investigadores atoparon resonancias superficiais inexplicables, e no estudo actual consideráronse situacións topolóxicas superficiais non consideradas.

 

Isto abre as portas ao futuro, onde se deseñarán materiais de funcionalidade avanzada, combinando a intuición humana coa intelixencia artificial baseada na Base de Datos de Materiais Topolóxicos e a Química Cuántica Topolóxica”.