Ao torcer camadas de grafite em novas configurações, os pesquisadores modelam a quiralidade topológica sem rotação, preenchendo a lacuna entre propriedades estruturais e quânticas
A quiralidade estrutural refere -se à propriedade geométrica de objetos que não são sobrepostos em suas imagens espelhadas, um conceito central para a química orgânica. Por outro lado, a quiralidade topológica na física envolve propriedades quânticas como o spin e é essencial para a compreensão dos estados de borda topológica. A conexão entre essas duas formas de quiralidade continua sendo uma questão em aberto.
Tradicionalmente, os fenômenos topológicos têm sido estudados em sistemas giratórios, onde a presença de rotação permite interações quirais e efeitos que quebram simetria. Este novo estudo desafia o paradigma, demonstrando que a quiralidade topológica pode surgir mesmo em sistemas sem rotação, puramente a partir do arranjo estrutural tridimensional de unidades sem apresentação.
Os pesquisadores investigam matematicamente dois tipos de sistemas de grafite 3D distorcidos, compostos por camadas de grafeno 2D empilhadas. É importante ressaltar que foram utilizados grandes ângulos de torção (21,8∘). Em uma configuração, as camadas são torcidas em uma estrutura de parafuso helicoidal, enquanto no outro, os ângulos de torção alternam entre as camadas, formando um padrão quiral periódico. Esses projetos estruturais dão origem a novas fases topológicas.
Um mecanismo -chave subjacente a esses efeitos é a dispersão intervalley Umklapp. Essa dispersão captura a quiralidade das interfaces distorcidas e induz um salto intercalador com salto de sinal, introduzindo um campo de bitola de treliça π-fluxo. Esse campo altera a álgebra de simetria do sistema, permitindo o surgimento da quiralidade topológica sem rotação.
Esta pesquisa abre um novo princípio de design para materiais topológicos. Ao projetar o padrão espacial de unidades sem estrutura, os pesquisadores podem induzir a quiralidade topológica sem depender da rotação. Isso tem implicações significativas para o desenvolvimento de dispositivos fotônicos e acústicos topológicos, potencialmente levando a materiais mais simples e mais ajustáveis para aplicações em tecnologias quânticas de computação, detecção e orientação a ondas.
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