Etorkizuneko materialak 'topologikoak' izango dira

CIC nanoGUNEko Miguel M. Ugeda ikertzaileak, Nanoirudia taldekoak, nazioarteko ikerketa batean hartu du parte, Standfordeko Unibertsitateko eta Berkeleyko Kaliforniako Unibertsitateko beste ikertzaile batzuekin batera. Ikerketan, "Hall spin kuantikoaren" efektua deritzon fenomenoa frogatu dute esperimentalki bi dimentsioko material batean. “Isolatzaile topologiko” esaten zaie propietate hori duten materialei, eta 2005ean teorikoki iragarri zirenetik, horrelako oso adibide gutxi aurkitu dituzte naturan, bi dimentsiotan; gainera, aukitu direnek ez dute erabilera. Ikerketa horretan lortutako emaitzen berri eman du Nature Physics nazioarteko aldizkari zientifiko entzutetsuak.

Ugedak etorkizun handia ikusten die halako materialei espintronikan. Elektronikaren adar berri bat da espintronika, eta haren helburua da elektroien spina maneiatu eta kontrolatzea informazioa garraiatzeko. Informazio gehiago transmiti daiteke elektroiaren spina, elektroien berezko propietate bat, baliatuz. Izan ere, elektroiaren karga elektronikoak ez bezala, spinak kontrako bi balio har ditzake, up eta down. Horrenbestez, datuak askoz ere modu arinago batean garraiatzera irits litezke gailu espintronikoak, potentzia askoz txikiagoa erabiliz eta bero gutxiago metatuz.

Ikertutako materiala wolframioz eta telurioz osatuta dago. Wolframioa Elhuyar anaiek aurkitu zuten 1783an, Bergaran (Gipuzkoa); erabilera asko ditu metal horrek, lanpara elektrikoen harizpietatik hasi eta boligrafoen puntaraino. Bada, metal horren atomoak teluriozko atomoekin konbinatuz, hiru atomo-geruzako egitura batean, propietate topologikoak dituen bi dimentsioko lehenengo material isolatua aurkitu dute, hau da, isolatzaile elektrikoa da barrualdean, eta eroalea, berriz, ertzetan. “Horrelako materialen ertzetako elektroi-fluxua elektroi bakoitzaren spinaren araberakoa da (up eta down); harrigarria bada ere, kontrako spina duten elektroiak kontrako noranzkoan mugitzen dira ertzetatik. Hortaz, spin jakin bateko korronteak sor daitezke, noranzko batean zein bestean. Materialaren ertzeko kanalak edo erreiak bi noranzkoko errepide batekin aldera daitezke, zeintzuetan up elektroiak noranzko batean baitoaz eta down elektroiak bestean. Eta ezin du bestela izan", azaldu du Miguel M. Ugedak.

Bestalde, aipatzekoa da material horren propietate topologikoen ondorioz korronteari ez lioketela inola eragin behar gainazalean meta daitezkeen kutsatzaileek eta ezpurutasunek, ohiko material eroaleen isolatzaile topologikoetan ez bezala. Materialak badu beste abantaila gehigarri bat, Ugedak erantsi duenez: materiala bera "kimikoki egonkorra da, oso erraz sintetizatzen da, eta bi dimentsioko beste material batzuekin konbina daiteke, sandwich modukoak eratuz, eta neurrira diseinatutako propietateak dituzten material artifizialak sortu, beste aplikazio zehatzetarako".