XIX edició. Materials topològics: aïllants que condueixen i altres rareses Estudis de la Facultat de Ciències

Ir a contenido Ir a Estudios, Gobernanza y organización
Logo UA
Realizar búsqueda
Menú
Centres
Logo Estudis de la Facultat de Ciències   Estudis de la Facultat de Ciències
Estudis de la Facultat de Ciències

XIX edició. Materials topològics: aïllants que condueixen i altres rareses

Col·loquis de Física (Ciència d'Avui)

 

Reyes Calvo Urbina, professor de l'Institut CIC nanoGUNE, Universitat de Sant Sebastià.

L'aplicació de la mecáncia quàntica a la matèria condensada a mitjan segle XX va dotar als físics d'eines per a comprendre i predir les propietats electròniques dels materials. Açò va derivar ràpidament en importants desenvolupaments tecnològics, com la invenció del transistor i va permetre classificar els materials en funció de les seues propietats elèctriques, en metalls, semiconductors i aïllants. Malgrat el seu èxit, aquesta classificació arreplega tan sols algunes propietats dels electrons en els materials

Durant els últims 50 anys s'ha desenvolupat una nova classificació dels materials sobre la base de propietats de les funcions matemàtiques que defineixen el comportament dels electrons en un material. Classifiquem així els materials en trivials (la majoria dels materials que coneixem) i no trivials. Aquests últims, també anomenats materials topològics, presenten propietats sorprenents. Per exemple, els aïllants es defineixen típicament com a materials que no condueixen l'electricitat. Però aquest resulta ser només el cas dels aïllants trivials. Els aïllants no trivials, o topològics, descoberts recentment, podrien ser conductors perfectes: condueixen només en la vora del material i sense pèrdues d'energia.

Altres fases topològiques de la matèria han sigut predites i trobades experimentalment en les últimes dècades. En algunes d'aquestes fases, els electrons es comporten com a partícules exòtiques, que, per exemple, poden ser la seua pròpia antipartícula i que podrien utilitzar-se en un ordinador quàntic.

En aquesta xarrada començaré per introduir conceptes bàsics sobre l'aplicació de la mecànica quàntica i la topològica a la classificació dels materials i exposaré la rellevància dels materials anomenats topològics per a la seua aplicació en electrònica i en computació quàntica. Em centraré després en el cas dels aïllants topològics, les seues propietats i les tècniques experimentals utilitzades per al seu estudi.