&bala; Física 18, S99
As correntes de borda são observadas em um isolador topológico magnético, mesmo quando a teoria convencional diz que não deveriam.
Prevê-se que os isoladores topológicos magnéticos (MTIs) conduzam eletricidade ao longo de suas superfícies, mas atuam como isoladores em seu inside, uma propriedade promissora para plataformas de computação de próxima geração. Em baixas temperaturas, os MTIs podem hospedar o efeito do salão anômalo quântico (QAHE). Descoberto em 2013, o QaHE se manifesta como uma condutividade transversal quantizada quando uma corrente flui através de uma laje ferromagnética sem um campo magnético externo. Agora, George Ferguson e Katja Nowack, da Universidade de Cornell e seus colegas, observaram que, ao contrário das expectativas, as correntes de borda em uma laje MTI estão presentes mesmo após a queda da condutividade quantizada (1). Os MTIs atraem interesse em parte porque suas correntes de superfície devem fluir sem dissipação, um benefício para dispositivos com eficiência energética.
Em 2023, os membros da equipe de pesquisa observaram que, sob uma corrente de baixa viés que sustentava o qahe, a granel em vez de correntes de borda dominavam o transporte eletrônico em um MTI (2). O resultado foi surpreendente, porque as correntes que geram o QAHE são frequentemente consideradas confinadas às bordas da amostra. No novo experimento, a equipe usou a microscopia de dispositivo de interferência quântica de supercondução de varredura para medir a distribuição atual nas mesmas amostras de MTI, mas com uma corrente de viés maior que anulou o qahe. Em contraste com o experimento anterior, a equipe observou a corrente concentrada perto das bordas da amostra, que coexistiam com uma corrente maior distribuída uniformemente pela largura do dispositivo.
Os modelos da equipe sugerem que as correntes de borda observadas surgiram de mudanças na magnetização provocadas por gradientes no potencial eletrostático e químico. Os pesquisadores dizem que o trabalho guiará estudos futuros voltados para esclarecer a conexão entre estados de superfície protegidos topologicamente e outros fenômenos eletrônicos no MTIS.
–Rachel Berkowitz
Rachel Berkowitz é uma editora correspondente para Revista de Física com sede em Vancouver, Canadá.
Referências
- GM Ferguson et al.“A distribuição potencial native gera correntes de borda em um isolador topológico magnético”. Phys. Rev. b 112075414 (2025).
- GM Ferguson et al.“Visualização direta do transporte eletrônico em um isolador quântico anômalo de salão”. Nat. Mater. 22 (2023).
