Pesquisadores da Universidade de Princeton realizaram um novo estudo com um isolador topológico, composto de brometo de bismuto, para mostrar efeitos quânticos produzidos em temperatura ambiente. Geralmente, algumas reações só acontecem em ambientes extremamente frios, o que limita a aplicabilidade de alguns materiais no mundo real.
Esse isolador topológico é capaz de conduzir elétrons de forma única, já que apresenta partes que impedem que o fluxo passe através delas. O fluxo de elétrons será conduzido nas camadas finas em sua superfície e ao longo das bordas altamente condutoras. Nelas, os elétrons fluem livremente.
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As propriedades dos isoladores topológicos podem abrigar alguns estados quânticos intrigantes que poderiam ser úteis para a construção de futuras tecnologias quânticas. Porém, cabe realizar uma ressalva: a maioria desses estados quânticos são extremamente frágeis e colapsam quando há interferência. Nessa situação o calor é um grande dissipador desses estados, pois com o aumento da temperatura átomos passam a se agitar e desestabilizam os estados.
Quando se fala em temperatura baixa, para a manutenção do estado quântico, é algo que gira em torno de zero absoluto, onde os movimentos dos átomos desaceleram, porém, é um cenário impraticável no cotidiano e no mundo real.
O brometo de bismuto é um composto inorgânico e incolor encontrado com apenas uma “lacuna de banda certa”. Trata-se de uma “barreira” isolante onde elétrons não podem existir com certos níveis de energia. Esta lacuna precisa ser larga o suficiente para proteger contra ruídos térmicos, mas que não interrompa o efeito de acoplamento dos elétrons, que é vital para mantê-los estáveis.
Descobriu-se que o brometo de Bismuto tinha uma faixa que conseguia manter o estado quântico estável à temperatura ambiente. A equipe confirmou sua descoberta observando o chamado “estado de borda quântica”, uma propriedade que é única para esses sistemas topológicos.
Os pesquisadores classificam esse avanço como muito útil no avanço de tecnologias quânticas como aspintronics, o campo emergente que codifica dados nos elétrons com maior eficiência do que a eletrônica atual. A pesquisadora Nana Shumiya, coautora do estudo, está otimista com a descoberta: “acredito que nossa descoberta avançará significativamente a fronteira quântica.”
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