Este estudo revela que o calor pode induzir várias transições de fase em isoladores topológicos, oferecendo um novo método não estrutural para controlar as fases topológicas
Luz vermelha a laser. (Cortesia: Istock/FotoJog)
Os isoladores topológicos são materiais que se comportam como isoladores em seu inside, mas apóiam o fluxo de elétrons ao longo de suas bordas ou superfícies. Esses estados de borda são protegidos contra distúrbios fracos, como impurezas, mas podem ser interrompidos por forte desordem. Recentemente, os pesquisadores exploraram uma nova classe de materiais conhecidos como isoladores topológicos de Anderson. Nesses sistemas, o forte distúrbio leva à localização de Anderson, o que impede a propagação das ondas no quantity, enquanto ainda permite a condução robusta da borda.
A energia Fermi é a energia mais alta que um elétron pode ter em um materials a temperatura zero absoluta. Se a energia de Fermi estiver em uma região condutora, o materials conduzirá; Se estiver em uma ‘lacuna’, o materials será isolante. Em um isolador topológico convencional, a energia Fermi fica dentro do espaço da banda. Nos isoladores topológicos de Anderson, ele fica dentro da lacuna de mobilidade, e não na lacuna convencional da banda, tornando os estados da borda altamente estáveis. Os elétrons podem existir na lacuna de mobilidade (diferentemente da lacuna da banda), mas estão localizados e presos. Até agora, a transição de um isolador topológico para um isolador topológico de Anderson só foi alcançado através de modificações estruturais, o que limita a capacidade de ajustar as propriedades do materials.
Neste estudo, os autores apresentam evidências teóricas e experimentais de que essa transição de fase pode ser induzida pela aplicação de calor. O aquecimento introduz a troca de energia com o meio ambiente, tornando o sistema não-hércia. Essa abordagem fornece uma nova maneira de controlar o estado topológico de um materials sem alterar sua estrutura. O aquecimento adicional solicita uma transição de segunda fase, de um isolador topológico de Anderson para um isolador de Anderson, onde todos os estados eletrônicos se localizam e o materials se torna totalmente isolante sem condução de borda.
Esta pesquisa aprofunda nossa compreensão de como o distúrbio influencia as fases topológicas e introduz um novo método para engenharia e ajuste essas fases usando efeitos térmicos. Ele também fornece uma ferramenta poderosa para modular a condutividade eletrônica por meio de uma técnica simples e não invasiva.
