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Hasta ahora se pensaba que la estructura electrónica del bismuto era trivial, pero investigadores de la Universidad del País Vasco y otros centros internacionales han comprobado que este metal es un aislante topológico. Estos materiales presentan propiedades conductoras muy especiales, con aplicación potencial en dispositivos electrónicos y computación cuántica.
Una investigación internacional, en la que ha participado la investigadora Ikerbasque del Donostia International Physics Center (DIPC) y de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) Maia G. Vergniory, ha sido portada este mes de la revista Nature Physics.
Portada de la revista Nature Physics dedicada a los avances en el bismuto. / Nature Physics
Se trata de un estudio enmarcado dentro del campo de los aislantes topológicos, materiales con propiedades universales especiales, en el que también han participado científicos de la Universidad de Zúrich (Suiza), la Universidad de Princeton (EE UU), el Instituto Max Planck de Microestructuras Físicas de Halle (Alemania), la Universidad Paris Sud y del centro CNRS (Francia).
Un aislante topológico de orden superior
Los autores han logrado demostrar que la estructura electrónica del bismuto, un elemento que se creía topológicamente trivial, es, de hecho, topológico. "Nuestro trabajo establece que el bismuto es un aislante topológico de orden superior", concluyen en el artículo.
Los aislantes topológicos son materiales con propiedades de transporte electrónico muy especiales, que están protegidos contra las perturbaciones y deformaciones. Estas propiedades se describen teóricamente por la topología, una rama de las matemáticas relacionada con las propiedades de los objetos geométricos que no se modifican por las deformaciones continuas.
Los materiales topológicos pueden ser materiales potencialmente importantes para diseñar los dispositivos electrónicos del futuro, para la computación cuántica o para desarrollar nuevas rutas en catálisis.
En 2016, tres investigadores obtuvieron el Premio Nobel de Física por su trabajo sobre materiales topológicos. Uno de ellos, Duncan Haldane, ha participado recientemente en un congreso organizado por el DIPC en el palacio Miramar de San Sebastián.
Referencia bibliográfica:
Frank Schindler, Zhijun Wang, Maia G. Vergniory, Ashley M. Cook, Anil Murani, Shamashis Sengupta, Alik Yu. Kasumov, Richard Deblock, Sangjun Jeon, Ilya Drozdov, Hélène Bouchiat, Sophie Guéron, Ali Yazdani, B. Andrei Bernevig & Titus Neupert. "Higher-order topology in bismuth". Nature Physics volume 14, pages 918–924 (2018)
Investigadores del instituto ICFO y otros centros internacionales han logrado, por primera vez, la llamada polarización de valles en un material grueso centrosimétrico. Este avance tan específico podría ayudar en el procesamiento de información y la computación cuántica.
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