(Phys.org) -- Des chercheurs de l'Université du Maryland et du NIST Center for Nanoscale Science and Technology ont pour la première fois démontré expérimentalement une conduction de charge de surface uniquement dans un isolant topologique [1], et ont expliqué théoriquement la conduction en utilisant des techniques précédemment appliquées avec succès à la compréhension du graphène [2].
L'équipe de recherche a constaté que la mince Bi
Un isolant topologique est un type inhabituel de matériau tridimensionnel théoriquement prédit pour transporter une charge électrique uniquement sur une frontière bidimensionnelle.
Comme récemment vérifié par l'expérience, les isolants topologiques se comportent comme un isolant électrique à leur intérieur mais conduisent les électrons à leur surface.
Les isolants topologiques ont également été prédits pour avoir une structure de bande électronique inhabituelle de type Dirac (partagée par le graphène), où l'énergie des électrons a une dépendance linéaire de la quantité de mouvement, comme on le voit dans les photons.
En mesurant directement le transport de charges à la surface de cristaux minces de Bi2Se3, les chercheurs ont montré que le comportement en surface est cohérent avec une bande de Dirac dans laquelle les électrons interagissent faiblement et sont désordonnés.
Ces caractéristiques de la bande de Dirac impliquent que, contrairement au graphène, les électrons conducteurs à la surface des isolants topologiques ont un couplage unique entre leurs spins et leurs charges.
Ce couplage pourrait donner naissance à de nouveaux types de dispositifs à semi-conducteurs, y compris des composants magnétiques plus petits dont la logique peut être commutée à l'aide de courants de spin à l'échelle nanométrique.
