ISOLANTES TOPOLÓGICOS
Miraci Silva Costa1, Jordan Del Nero2
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UFPA, [email protected]
UFPA, [email protected]
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Um tema de grande interesse da Física da Matéria Condensada é descobrir novos
materiais e classificar as distintas fases da matéria. Até a década de 1980
algumas fases podiam ser entendidas usando-se a teoria de Landau das
transições de fases. Porém, o estudo do Efeito Hall Quântico (EHQ) levou os
físicos a um paradigma diferente de classificação, baseado no conceito de ordem
topológica. Sabemos que o estado isolante é a fase caracterizada por um gap de
energia entre os estados ocupados (faixa de valência) e os estados desocupados
(faixa de condução). Os estados eletrônicos responsáveis pelo EHQ não quebram
qualquer simetria, mas definem uma fase topológica no sentido de que algumas
propriedades fundamentais como o valor quantizado da condutância Hall e o
número de modos sem gap nas bordas da amostra são insensíveis a mudanças
suaves nos parâmetros do material, e não podem mudar a não ser que o sistema
sofra uma transição de fase quântica. A Topologia está preocupada com
deformações contínuas. Um invariante topológico é uma quantidade que é
constante sob tais deformações. No contexto do efeito Hall quântico e de
isolantes topológicos é o Hamiltoniano que pode ser continuamente deformado, e
é possível definir invariantes desde o espectro de energia. Os isolantes
topológicos ocorrem devido à interação forte entre o spin dos elétrons e a órbita
eletrônica, conhecido como interação spin-órbita. Isolantes topológicos
apresentam em seu interior (desprezando as superfícies) um gap proibido de
energia, enquanto que suas superfícies são metálicas.
Palavras-chave: Efeito Hall, Isolante, Topológico.