Een zogenaamde 'topologische geleider' in de vorm van een spiraalvormig kristal heeft bij onderzoek goede eigenschappen laten zien die mogelijk toepassingen kan vinden in zowel de optica, quantum computing als andere elektronica.
Topologische materialen zijn op dit moment een onderzoeksveld waar veel van verwacht wordt voor de toekomst. Dit soort materialen krijgen bijzondere eigenschappen doordat materialen die normaal geen geleiders zijn, toch elektriciteit geleiden over het oppervlak. De binnenkant van de kristalstructuur zelf geleid geen stroom. De hoop is op deze manier ooit in de buurt van supergeleiding te kunnen komen zonder daarvoor extreem lage temperaturen nodig te hebben.
Onderzoekers van de Universiteit van Californië ontdekten een topologisch materiaal dat veel lijkt op een spiraalvormige trap met een soort van kopie, zoals je een linker- en rechterhand zou zien, ook wel chiraliteit genoemd. Chiraliteit kan bij bepaalde structuren soms gewijzigd worden, alsof je van een linker- een rechterhand maakt. Ze publiceerden het onderzoek in Nature.
Supergeleider
Een topologisch materiaal kan wel van vorm veranderen, maar de geometrische eigenschappen veranderen niet. Je kunt het dus uitrekken of vervormen, terwijl het materiaal elektriciteit blijft geleiden op de manier zoals je had voorgesteld. Bij zo’n vorm moeten de eigenschappen wel écht bewaard blijven om te blijven zorgen voor de geleiding. Dat denken de onderzoekers met hun ’trap’ ontdekt te hebben, een materiaal dat stabiele eigenschappen heeft die betrouwbaar genoeg zijn voor toepassingen.
Door licht te schijnen op deze kristalstructuur ontstaat een elektrische stroom met een stabiele sterkte. Voor dit soort materialen is dit een bijzondere ontdekking, omdat het bij dit materiaal volgens de onderzoekers niet uitmaakt hoe groot het monster is of dat er vervuiling in zit.
Het gedrag van de elektronen op het oppervlak van de kristalstructuur lijkt de chiraliteit van de structuur te volgen. Hierdoor zijn ook andere onderzoeksrichtingen mogelijk, zoals testen of supergeleiding over te dragen is van andere materialen naar deze geleider. Mogelijk kan dat leiden tot een nieuw soort supergeleider of onderzoek naar nieuwe quantumeffecten.
De onderzoekers denken dat het ook mogelijk moet zijn vergelijkbare fysische eigenschappen met andere materialen te bereiken. Met dit onderzoek hebben de wetenschapper laten zien dat hun eerdere theoretische onderbouwingen inderdaad in de echte wereld uit te voeren zijn.
