(Zaragoza, miércoles, 19 de julio de 2017). Investigadores del Instituto de Nanociencia de Aragón (INA) han descubierto cómo utilizar las propiedades de los aislantes topológicos, un quinto estado de la materia por su forma de conducción de la electricidad, que impulsará las aplicaciones de los dispositivos electrónicos convencionales y de la computación cuántica en general. En concreto, han conseguido evitar que las exóticas propiedades de estos materiales se destruyan en presencia del magnetismo, imprescindible en electrónica.
Hasta hace unos 15 años, la materia se clasificaba en cuatro tipos en cuanto a su manera de conducir la electricidad: aislantes (plástico, madera,…), conductores (cobre, acero,…), superconductores (que no ofrecen ninguna resistencia al paso de la corriente eléctrica), y semiconductores, como el silicio o el nitruro de galio, sin los que no existiría la electrónica tal y como la conocemos en ordenadores, teléfonos y televisores entre otros.
En la última década se descubrió un nuevo estado electrónico de la materia: los aislantes topológicos (AI), como lo son algunas sales de selenio o teluro. Sin embargo, su particular forma de comportarse no había permitido hasta ahora poder utilizar sus propiedades combinadas con las de los materiales magnéticos, un paso dado por el equipo de investigación MAGNA.
En este proyecto, desarrollado en el INA y el Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA), y liderado por David Serrate, profesor contratado de la Universidad de Zaragoza en el INA, se ha hallado cómo integrar aislantes topológicos en dispositivos electrónicos convencionales. “Estamos muy satisfechos ya que hemos dado pasos para conseguir que se puedan aprovechar al máximo unas propiedades encontradas en los últimos años”, señala David Serrate.
Para este trabajo, recientemente publicado en la prestigiosa revista Nano Letters, contaron también con la colaboración de científicos del Donostia International Physics Center y del Ames Laboratory (U.S. Department of Energy). Los experimentos fueron realizados en el marco de la tesis doctoral de Mª del Carmen Martínez.
Los materiales AIs son semiconductores en el interior y muy buenos conductores en la superficie. Además, este estado es inalterable por el entorno del material debido a su estructura electrónica interna. Esto quiere decir que, a diferencia del silicio, se pueden manchar o contaminar sin que cambien sus propiedades. El único agente externo capaz de destruir este estado es el magnetismo, presente en muchas aplicaciones y necesario para extraer la máxima funcionalidad de los AIs.
El magnetismo es imprescindible para grabar información en un dispositivo electrónico, para realizar operaciones lógicas, para computación o para codificar la información en una fibra óptica.
Sin embargo, existía un problema y es que las propiedades de los aislantes topológicos se destruían en presencia de magnetismo, y ahora este hallazgo del INA ha resuelto esta limitación.
En este proyecto se buscaba la manera de proteger las propiedades de los aislantes topológicos también contra perturbaciones magnéticas. La capacidad de este laboratorio de observar y manipular la materia en la escala atómica ha permitido demostrar que el desorden químico inducido en la superficie de un AI -Bi2Se2Te en este caso- inhibe completamente la interferencia del magnetismo en su peculiar forma de conducir la corriente eléctrica. Así, se abre el camino para poder compatibilizar este prometedor estado de la materia con la arquitectura de los dispositivos electrónicos actuales.
Se adjuntan fotografías de David Serrate, en el Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA) en el INA.
