Los teóricos predicen nuevas formas de exóticos materiales aislantes

Los aislantes topológicos, materiales cuyas superficies pueden conducir libremente electrones incluso aunque su interior sean aislantes eléctricos, han despertado un gran interés en los físicos recientemente debido a las inusuales propiedades que pueden proporcionar nuevas ideas sobre la física cuántica. Pero la mayoría de los análisis de dichos materiales tiene que confiar en modelos altamente simplificados.

Ahora, un equipo de investigadores del MIT ha llevado a cabo un análisis más detallado que apunta a la existencia de seis nuevos tipos de aislantes topológicos. El trabajo también predice las propiedades físicas del material en suficiente detalle que debería ser posible de identificarlos de forma no ambugüa si se producen en el laboratorio.

En contraste con los aislantes convencionales, la superficie de los aislantes topológicos alberga física exótica que es interesante tanto por sus fundamentos físicos como por las posibilidades de sus aplicaciones. Pero los intentos de estudiar sus propiedades de estos materiales se han basado en modelos altamente simplificados en los cuales los electrones dentro del sólido son tratados como si no interactuasen entre si. Las nuevas herramientas analíticas aplicadas por el equipo del MITN revelan ahora que hay seis, y solo seis, nuevos tipos de aislantes topológicos que requieren fuertes interacciones electrón-electrón.

La superficie de un material tridimensional es bidimensional, lo que explica por qué el comportamiento eléctrico de la superficie de un aislante topológico es tan diferente de lo del interior. Pero, el tipo de física bidimensional que emerge, en estas superficies, no piede estar nunca en un material bidimensional. Tiene que haber algo dentro, sino esta física nunca tendría lugar. De hecho, este nuevo trabajo basado en el análisis de dichos fenómenos de superficie muestran que las previsiones previas del fenómeno en materiales bidimensionales no pueden estar en lo correcto.

Via MIT