Todos os materiais não conduzem eletricidade da mesma maneira. Essa diferença depende do comportamento dos elétrons que os compõem. Entre eles, os isolantes topológicos, descobertos em 2006, intrigam particularmente os cientistas. Esses materiais bloqueiam a passagem da corrente elétrica em seu interior, como isolantes clássicos, ao mesmo tempo que a deixam circular em sua superfície.
Esse fenômeno se explica pelas propriedades particulares dos elétrons presentes em sua superfície. Elas poderão ser úteis para a eletrônica do futuro, especialmente no campo da computação quântica. Uma dessas propriedades, chamada "métrica quântica", permite descrever as propriedades geométricas do espaço no qual os elétrons se deslocam.
Semelhante a uma curvatura emergente do espaço incorporada aos materiais quânticos, a métrica quântica deforma as trajetórias eletrônicas na superfície dos isolantes topológicos.
© Xavier Ravinet - UNIGE
Toda a comunidade científica dispõe agora de uma nova propriedade para explorar os materiais do futuro.
Nova observação da "métrica quântica"
Em
2025, a equipe de Andrea Caviglia, professor ordinário no Departamento de Física da Matéria Quântica (DQMP) da Seção de Física da Faculdade de Ciências, mediu empiricamente essa propriedade, até então apenas teórica. A experiência foi conduzida em um material quântico composto de titanato de estrôncio e aluminato de lantânio.
Hoje, em um novo estudo conduzido com a Universidade de Salerno, o Instituto de Ciências dos Materiais de Barcelona e o Centro Nacional de Pesquisa Italiano, a equipe de Andrea Caviglia anuncia ter observado esse mesmo efeito em um isolante topológico tridimensional. Essa primeira observação abre caminho para um melhor controle das propriedades elétricas dos materiais de nova geração.
"Existem várias famílias de isolantes topológicos", explica Giacomo Sala, colaborador científico no DQMP da UNIGE e primeiro autor do estudo. "Aquele que usamos aqui é composto de antimônio e telúrio, dois metaloides com propriedades intermediárias entre metais e não metais. É um dos isolantes topológicos mais estudados até agora e suas aplicações se mostram promissoras."
Rumo a um melhor domínio dos novos materiais
"Esses novos resultados ampliam e confirmam nossas observações anteriores, obtidas em um material muito diferente. Além disso, demonstram que os efeitos relacionados à métrica quântica podem ser controlados eletricamente", regozija-se Andrea Caviglia, que dirigiu esses trabalhos.
"Toda a comunidade científica dispõe agora de uma nova propriedade para explorar os materiais do futuro, especialmente para examinar como as propriedades geométricas dos elétrons podem revelar a natureza profunda desses materiais." A longo prazo, eles poderão suplantar as tecnologias atuais usadas para transferência, processamento e armazenamento de dados.
Fonte: Universidade de Genebra