Físicos de las universidades de Jyväskylä y Aalto, en Finlandia, han creado un aislante cristalino topológico bidimensional, un material con el que los científicos soñaban desde hacía más de diez años. Cultivaron una película atómicamente delgada de dos capas de telururo de estaño (SnTe) sobre un sustrato de diseleniuro de niobio (NbSe₂). Es la primera realización experimental de la estructura predicha y abre el camino a dispositivos cuánticos que funcionan a temperatura ambiente.
La clave del éxito es la tensión que surge de la compresión de la película por el sustrato. Es precisamente ella la que estabiliza el estado topológico. En el material aparecen pares de estados de borde conductores, protegidos por la simetría de la red cristalina. Los electrones se desplazan por los bordes sin pérdidas, mientras que en el interior se mantiene una gran banda prohibida de más de 0,2 electronvoltios.
Los investigadores utilizaron epitaxia de haces moleculares y microscopía de efecto túnel de barrido a baja temperatura para ver estos estados con precisión atómica. Los cálculos cuántico-mecánicos confirmaron su origen topológico. Además, los estados de borde pueden ajustarse modificando la deformación, lo que ofrece una forma práctica de controlar las propiedades electrónicas.
La gran anchura de la banda prohibida permite albergar la esperanza de que las propiedades topológicas se conserven incluso a temperatura ambiente. El material podría convertirse en una plataforma para la espintrónica y los nanodispositivos del futuro, donde los efectos cuánticos funcionan sin refrigeración criogénica.
Los estados de borde vecinos interactúan mediante fuerzas electrostáticas y efecto túnel cuántico, algo que también se logró estudiar. El equipo dirigido por el profesor asociado Kezilbeyek Shavulienu, en colaboración con los profesores Peter Liljeroth y Jose Lado, publicó los resultados en Nature Communications.
Ahora los físicos disponen de una muestra real que puede deformarse y ajustarse: un paso hacia la electrónica cuántica que algún día estará en nuestros dispositivos.
