Isolanti topologici

Isolanti topologici

Recentemente gli stati topologici della materia, con proprietà robuste a variazioni dei parametri hanno destato un vivo interesse nella comunità scientifica. Tali stati sono promettenti per future applicazioni alla nanoelettronica e alla tecnologia dell'informazione. Tra essi, il liquido Hall quantistico intero e frazionario è studiato fin dal 1980. Esso è caratterizzato da eccitazioni chirali di bordo con proprietà peculiari quali carica e statistica frazionarie. Ancor più recentemente è stata scoperta una nuova classe di stati topologici bidimensionali, detti isolanti topologici che mostrano eccitazioni sui bordi protette dalla simmetria di inversione temporale, con carattere elicoidale (con spin e chiralità legati tra loro).

In questa linea di ricerca studiamo le proprietà fuori equilibrio di carica e spin e calore di tali sistemi utilizzando svariate geometrie che consentono di evidenziarne le peculiari proprietà topologiche.   Le tecniche utilizzate comprendono teorie statistiche del fuori equilibrio, teorie di campo e modelli propri della fisica unidimensionale. Vengono anche impiegate tecniche proprie della teoria della dissipazione quantistica.

Tra i risultati più interessanti conseguiti ricordiamo la dimostrazione della rilevanza del tunneling di cariche frazionarie multiple in barre Hall frazionarie e la relativa determinazione del rumore a frequenza finita misurato da un circuito risonante. Nell’ambito degli isolanti topologici abbiamo dimostrato la possibilità di generare correnti polarizzate in spin, e di creare peculiari spin textures pilotate mediante il pompaggio di parametri esterni.

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