Físicos da UFU publicam estudo sobre isolantes topológicos na Scientific Reports

Modelo de como ocorrem as transições de fase topológica (Imagem: Arquivo dos pesquisadores)

Eles não são materiais condutores como o cobre, alumínio ou prata. Também não são isolantes como a borracha e o vidro, mas são fundamentais na indústria eletrônica mundial. Os isolantes topológicos são capazes de conduzir eletricidade de uma forma diferente. O segredo está na relatividade presente no interior dos átomos, que, mesmo com perturbações, transportam a corrente elétrica sem afetar a eficiência do material.

Esse comportamento é determinado pelas simetrias do sistema e por um fenômeno quântico-relativístico. Para compreender esse processo, os professores Gerson Ferreira Junior e Tomé Mauro Schmidt, juntamente com o doutorando Augusto Araújo, do Instituto de Física da Universidade Federal de Uberlândia (Infis/UFU), realizaram um estudo chamado “Transições de fases topológicas suprimidas devido a simetrias não simétricas no empilhamento de SnTe”.

Para a realização da pesquisa, foi escolhido o Telureto de Estanho (SnTe), um nanocristal pertencente a uma subcategoria de isolantes topológicos. Diferente dos condutores que transportam pelo meio, os isolantes topológicos passam os elétrons pela superfície do material. Essa característica vem da topologia da “estrutura de bandas”, que reflete quais são os modos nos quais os elétrons podem ser transportado pelo composto.

Para a fabricação de um dispositivo eletrônico, Ferreira explica que o material deve ser pequeno, mas, como os elétrons são transportados pela superfície, quando ele começa a diminuir, a espessura se torna quase inexistente, sendo difícil identificar o lado de cima ou o de baixo. Nesse limite, os detalhes da simetria do cristal se tornam importantes.

Outra informação descoberta pelos pesquisadores é a respeito do número de empilhamento de átomos. “Se o número de camadas é par ou ímpar, isso leva a simetrias e características topológicas distintas no material. Então, o que estudamos é como que as transições de fases ocorrem quando alternamos entre um número par ou ímpar de camadas atômicas”, conta Ferreira.

Essa e outras descobertas teóricas da Física básica têm como objetivo compreender como os materiais se comportam, para, posteriormente, auxiliarem no desenvolvimento de novas tecnologias. “Em última instância, a aplicação sempre é um objetivo, mas devemos lembrar que todos os grandes desenvolvimentos tiveram início na Física básica. A aplicação sempre vem depois do conhecimento, nunca o oposto”, afirma Ferreira.

Bem brasileiros

Para marcar presença brasileira na revista, os pesquisadores desenvolveram gráficos em verde e amarelo (Foto: Arquivo dos pesquisadores)

A pesquisa, que teve financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e do Centro Nacional de Processamento de Alto Desempenho (Cenapad), rendeu um artigo publicado na Revista Scientific Reports, do grupo Nature, em 21 de junho de 2018.

Para marcar presença brasileira na revista, os pesquisadores desenvolveram gráficos em verde e amarelo, cores pouco convencionais na área. “Na física, publicamos tudo de vermelho e azul, por contrastar e ficar visível. Mas, a gente discute usar outras cores e por isso trocamos para verde e amarelo, por ser mais moderno e refletir ao Brasil”, conta Ferreira.