Fisikawan dari Universitas Jyväskylä dan Aalto di Finlandia menciptakan isolator kristal topologis dua dimensi — material yang diimpikan para ilmuwan lebih dari sepuluh tahun. Mereka menumbuhkan film setipis atom dari dua lapisan telurida timah (SnTe) di atas substrat niobium diselenida (NbSe₂). Ini adalah realisasi eksperimental pertama dari struktur yang diprediksi, dan membuka jalan menuju perangkat kuantum yang bekerja pada suhu ruang.
Kunci keberhasilannya adalah tegangan yang timbul akibat pemampatan film oleh substrat. Justru itulah yang menstabilkan keadaan topologis. Dalam material ini muncul pasangan keadaan tepi konduktif yang dilindungi oleh simetri kisi kristal. Elektron bergerak di sepanjang tepi tanpa kehilangan, sementara di bagian dalam tetap terdapat celah terlarang yang lebar lebih dari 0,2 elektron-volt.
Para peneliti menggunakan epitaksi berkas molekul dan mikroskopi terowongan pemindai bersuhu rendah untuk melihat keadaan ini dengan ketelitian atom. Perhitungan mekanika kuantum mengonfirmasi asal-usul topologisnya. Selain itu, keadaan tepi dapat disetel dengan mengubah deformasi — ini memberikan cara praktis untuk mengendalikan sifat elektronik.
Lebarnya celah terlarang memungkinkan harapan bahwa sifat topologis akan tetap bertahan bahkan pada suhu ruang. Material ini dapat menjadi platform bagi spintronika dan perangkat nano masa depan, tempat efek kuantum bekerja tanpa pendinginan kriogenik.
Keadaan tepi yang berdekatan berinteraksi melalui gaya elektrostatik dan terowongan kuantum, yang juga berhasil dipelajari. Tim yang dipimpin oleh dosen Kezilbeyek Shavulienu bekerja sama dengan profesor Peter Liljeroth dan Jose Lado mempublikasikan hasilnya di Nature Communications.
Kini para fisikawan memiliki sampel nyata yang dapat dideformasi dan disetel — sebuah langkah menuju elektronika kuantum yang suatu hari nanti akan hadir di gawai kita.
