Den bizarre verden af ​​topologiske materialer

I 2016, tre fysikere modtog Nobelprisen for at have brugt det matematiske begreb "topologi" til at forklare visse materialers mærkelige opførsel - f.eks. dem, der er isolatorer i deres bulk, men ledere på deres overflade. Nu, forskere undersøger applikationer til disse eksotiske materialer inden for elektronik, katalyse og kvanteberegning, ifølge en artikel i Nyheder om kemi og teknik ( C&EN ), det ugentlige nyhedsblad fra American Chemical Society.

Topologiske materialer er usædvanlige for robustheden af ​​deres elektriske egenskaber, selv når temperaturen skifter dramatisk eller deres fysiske struktur er deformeret, skriver Bidragende redaktør Neil Savage. Denne robusthed skyldes visse stabile elektroniske tilstande inden for materialerne, som typisk indeholder tungmetaller. Når elektroner i en strøm rammer en defekt i materialet, de flyder simpelthen rundt om det, i stedet for at blive spredt eller opleve modstand som i traditionelle ledere.

En gang solidt inden for den teoretiske fysik, topologiske materialer arbejder nu ind i eksperimentel kemi. Nogle forbindelser, såsom niobiumphosphid, vise stort løfte som katalysatorer. Andre kunne forbedre enhedens opbevaringskapacitet eller hjælpe med at bygge kraftfulde kvantecomputere. For at fremskynde søgningen efter nye topologiske materialer, forskere har for nylig udviklet en metode til at afgøre, om et materiale er topologisk baseret på dets bestanddele, krystalstruktur og atomer.