Físicos das universidades de Jyväskylä e Aalto, na Finlândia, criaram um isolante cristalino topológico bidimensional — um material com que os cientistas sonhavam há mais de dez anos. Eles cultivaram um filme atomicamente fino de duas camadas de telureto de estanho (SnTe) sobre um substrato de disseleneto de nióbio (NbSe₂). Esta é a primeira realização experimental da estrutura prevista, e abre caminho para dispositivos quânticos que funcionam à temperatura ambiente.
A chave do sucesso é a tensão que surge da compressão do filme pelo substrato. É ela que estabiliza o estado topológico. No material surgem pares de estados de borda condutores, protegidos pela simetria da rede cristalina. Os elétrons movem-se pelas bordas sem perdas, enquanto no interior permanece uma grande lacuna de energia com largura superior a 0,2 elétron-volts.
Os investigadores utilizaram epitaxia por feixe molecular e microscopia de tunelamento por varredura a baixa temperatura para ver esses estados com precisão atómica. Cálculos da mecânica quântica confirmaram a sua origem topológica. Além disso, os estados de borda podem ser ajustados alterando a deformação — o que oferece um modo prático de controlar as propriedades eletrónicas.
A grande largura da lacuna de energia permite esperar que as propriedades topológicas se mantenham mesmo à temperatura ambiente. O material pode tornar-se uma plataforma para a spintrónica e para os nanodispositivos do futuro, onde os efeitos quânticos funcionam sem arrefecimento criogénico.
Os estados de borda vizinhos interagem através de forças eletrostáticas e de tunelamento quântico, o que também foi possível estudar. A equipa liderada pelo professor associado Kezilbeyek Shavulienu, em colaboração com os professores Peter Liljeroth e Jose Lado, publicou os resultados na Nature Communications.
Agora os físicos têm uma amostra real que pode ser deformada e ajustada — um passo rumo à eletrónica quântica que um dia estará nos nossos aparelhos.
