Dans un article récent publié dans Lettres d'examen physique un groupe de recherche a rapporté de nouvelles informations sur la conduction électronique et les interférences sur les isolants topologiques 2D, un type d'isolant exotique qui ne conduit qu'à la périphérie et qui pourrait être la clé du développement d'une nouvelle génération d'appareils électroniques.

Depuis des décennies, les matériaux isolants étaient considérés comme un sujet ennuyeux d'un point de vue électronique, puisque les électrons sont immobiles et ne peuvent pas contribuer à la conduction électrique. Récemment, les chercheurs ont proposé une classe différente d'isolant et l'ont trouvée expérimentalement. On les appelle "isolants topologiques, " car leur structure électronique peut être classée mathématiquement différemment des isolants conventionnels.

Une propriété fascinante des isolants topologiques est que tout en restant isolants dans la masse, ce sont de très bons conducteurs en bordure. A ces bords, les électrons voyagent dans les canaux quantiques dans les deux sens, comme sur une autoroute à deux voies. Aussi comme une autoroute, Les demi-tours sont interdits, les électrons sur le bord ne peuvent pas changer de direction sans enfreindre les règles. L'application d'un champ magnétique externe lève cette interdiction et permet aux électrons de tourner.

La recherche récemment publiée révèle l'interaction des états de bord quantiques à travers une jonction latérale dans un puits quantique HgTe, un isolant topologique 2D canonique. De leurs résultats, les chercheurs ont extrait de nouvelles informations sur les propriétés fondamentales des états de bord topologiques et ont proposé des stratégies pour affiner leur interaction.

« Dans notre travail, nous avons testé les conséquences des demi-tours des électrons dans la conduction de nos appareils. Nous avons également montré comment, dans certaines circonstances, les électrons autorisés à tourner semblent le faire de manière ordonnée, comme dans une sorte de rond-point, générer une interférence constructive, " explique Calvo.

Ce travail apporte de nouvelles connaissances sur les propriétés fondamentales des états de bord et leurs propriétés de conduction dans les isolants topologiques 2-D. De telles propositions pour contrôler les propriétés et les interactions de ces états sont essentielles pour leur application dans le développement d'une nouvelle génération de dispositifs électroniques basés sur les propriétés fondamentales quantiques des matériaux.