En 2016, trois physiciens ont reçu le prix Nobel pour avoir utilisé le concept mathématique de « topologie » pour expliquer le comportement étrange de certains matériaux, par exemple, ceux qui sont isolants dans leur masse mais conducteurs à leur surface. Maintenant, les chercheurs étudient les applications de ces matériaux exotiques en électronique, catalyse et calcul quantique, selon un article de Nouvelles de la chimie et de l'ingénierie ( C&EN ), le magazine d'information hebdomadaire de l'American Chemical Society.

Les matériaux topologiques se distinguent par la robustesse de leurs propriétés électriques, même lorsque la température change considérablement ou que leur structure physique est déformée, écrit l'éditeur collaborateur Neil Savage. Cette robustesse résulte de certains états électroniques stables au sein des matériaux, qui contiennent généralement des métaux lourds. Lorsque des électrons dans un courant heurtent un défaut du matériau, ils coulent simplement autour de lui, au lieu d'être dispersés ou de subir une résistance comme dans les conducteurs traditionnels.

Une fois solidement ancré dans le domaine de la physique théorique, les matériaux topologiques font maintenant leur chemin dans le monde de la chimie expérimentale. Certains composés, comme le phosphure de niobium, sont très prometteurs en tant que catalyseurs. D'autres pourraient améliorer la capacité de stockage d'informations des appareils ou aider à construire de puissants ordinateurs quantiques. Pour accélérer la recherche de nouveaux matériaux topologiques, des chercheurs ont récemment développé une méthode pour déterminer si un matériau est topologique en fonction de ses éléments constitutifs, structure cristalline et position des atomes.