Un grupo de físicos chilenos y argentinos, utilizando «aislantes topológicos», que son materiales que se caracterizan por ser aislantes en el interior y conductores en la superficie, lograron este avance. La investigación, donde participaron físicos de la Universidad de Chile y de la Universidad Nacional de Córdoba, fue publicada en la revista Nano Letters.

Los «aislantes topológicos» son materiales capaces de conducir electricidad. «Es muy complejo controlar estas corrientes pero tienen la ventaja de que son muy resistentes a impurezas del material. Nosotros logramos un mecanismo de control externo de ellas, para transportar electricidad según nuestra voluntad, en concreto, lo hacemos mediante iluminación láser», así lo explica Esteban Rodríguez, estudiante del doctorado en ciencias mención física de la facultad de ciencias físicas y matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile.

El trabajo permite «controlar al aislante topológico: es una propuesta que podría ‘domesticarlos’, tal cual la humanidad ha domesticado animales para tareas en concreto. La investigación representa un avance orientado a la manipulación de las corrientes que permiten generar diferentes tipos de señales electrónicas», indica Rodríguez.

Hay al menos dos áreas donde los aislantes topológicos podrían ser utilizados en el futuro: el primero es el transporte de corriente sin disipación (pérdida de energía) a temperaturas más cercanas a la ambiente y el segundo es su eventual uso en computación cuántica para ejecutar las operaciones matemáticas en dichos dispositivos. «En computación cuántica el principal desafío es que las operaciones son susceptibles a errores. En un aislante topológico esta posibilidad es menor dado que dichas corrientes de borde son más difíciles de alterar. Como nuestra investigación permite más control sobre ellas, podríamos generar operaciones menos erráticas», añade Rodríguez .

El hallazgo ofrece una nueva forma para manejar estas corrientes, es decir, encenderlas o apagarlas selectivamente. Sin embargo ahora los científicos pretenden dar un paso adicional: «por ejemplo si tenemos dos de estas corrientes, queremos intercambiar el rol físico entre ellas, modificando el borde por donde se propagan.

Para alcanzar estos resultados, el equipo de físicos compuesto por Matías Berdakin de la Universidad Nacional de Córdoba, junto a Esteban Rodríguez y el Doctor Luis Foa Torres, de la Universidad de Chile, trabajó durante un año y medio realizando modelos computacionales que resuelven numéricamente las ecuaciones que representan la física de estos dispositivos.

Todas las conclusiones aparecieron en el artículo «Spin-polarized photocurrents», publicado revista Nano Letters en abril.

Información del Departamento de Física de la FCFM de la Universidad de Chile.