Donostia International Physics Centerrek (DIPC) eta Princetongo Unibertsitateak zuzendutako nazioarteko ikertzaile talde batek deskubritu du naturako ia material guztiek daukatela egoera topologiko bat gutxienez, eta horrek duela 40 urteko suposizio bat gezurtatu du: material topologikoak arraroak eta exotikoak direla. 

‘Science’ aldizkari prestigiotsuan argitaratutako ikerketa honek ateak ireki dizkio material topologikoen mundu berri bati, eta aplikazio paregabeak izan ditzake, hala nola ordenagailu kuantikoen eraikuntza edo energiaren erabilera eraginkorragoa.

Maia Garcia-Vergniory bizkaitarra da talde honetako ikerlarietako bat. Donostiako DIPCen eta Alemaniako Solidoen Fisika Kimikoko Max Planck Institutuan dabil lanean. NAIZi azaldu dionez, material erdi-eroaleak dira interesgarrienak teknologian aplikatzeko. «Hauek badaukate material barruan energia tarte bat, oso txikia da baina ezin da bertatik korronte elektrikoa pasatu. Tarte hori mugitu ahal dugu eta, adibidez, etengailuak fabrikatu. Korrontea pasatzen denean argia pizten da eta pasatzen ez denean itzali».

Esplikatu duenez, material topologikoak barrenean erdi-eroaleak bezalakoak dira, baina gainazalean elektroi korronte oso indartsua dute. «Erresistentzia konstantea dute eta hori oso ona da gure gailu elektronikoak kontrolatzeko. Gainera, oso energia gutxi kontsumitzen dute. Halako gailuak eraiki behar ditugu teknologia ekologikoagoa izateko».

Bertzetik, elektroi korronte hauek materialaren simetria batekin erlazionatuta daude: «Apurtu, ez apurtu, mantendu… hori kontrolatuz korrontea kontrolatzen dugu. Badakigu nola kontrolatu ahal dugun. Sekulako potentziala du, hortaz, aplikazioak bilatzeko».

«Ez genuen espero hainbeste aurkituko genituenik»

«Duela 40 urte aurkitu zituzten material topologiko hauek, baina oso arraroak zirela pentsatzen zen, eta guk frogatu dugu ez dela horrela. Oso normala da propietate hauek izatea; arazoa zen ez genekiela nola bilatu», adierazi du Maia Garcia-Vergnioryk.

Nazioarteko elkarlan bat izan da. 2016an abiatu zen. «Orduan Unibertsitatean klaseak ematen hasi nintzen, eta baneukan Princetoneko talde batekin kolaborazio bat. Unibertsitateko kristalografia taldearekin lan egitea proposatu nuen, taldea sortu zen, eta bakoitza bere jakintzarekin arazo honen inguruan pentsatzen hasi ginen. Kimika topologia kuantikoa garatu genuen».

Ez zuten espero hainbeste material topologiko aurkituko zutenik, eta poz handia hartu dute. «2019an materialen datu base batean erabil genezakeela pentsatu genuen, ea zenbat aurkitzen genituen, eta pila bat topatu genituen. Transporte erregimenean begiratu genuen bakarrik, eta elektroi guztiak begiratu ditugunean oso arrunta dela ohartu gara».

Kontsumo baxuko elektronikan

Deskubrimentu honek ate pila bat irekitzen ditu. Adibidez, material topologikoak silizioaren ordezkoak izan daitezke. Silizioa gure bizitzak irauli dituen material erdi-eroale bat da. Transistoreen oinarria da eta transistoreak dira gure teknologiaren muina.

Material berri bat aurkitu behar da, ordea, silizioa bere memoria gaitasunaren mugara iritsi baita eta, gainera, energia aunitz kontsumitzen baitu. Grafenoa izan daiteke bere ordezko, baina honen arazoa da laborategian propietate zoragarriak izan arren fabrikatzea hagitz zaila eta garestia dela.

Material topologiko hauek, berriz, naturalak dira. «Ez dute behar elaborazio teknologiko hori».

«Ordenagailu kuantiko unibertsalak eraikitzeko plataforma egokienak dira. Supereroankortasuna ematen dutenean ere oso interesgarriak dira. Orokorrean, teknologian aplikazio pila bat aurkitzeko oso interesgarriak dira, kontsumo baxuko elektronikan adibidez».

Oinarrizko ikerketan inbertitzeko premia

Emanen dituzten hurrengo pausoak zein diren galdetuta, gauza pila bat begiratu behar dituztela erantzun digu Garcia-Vergnioryk. «Ordenagailu kuantikoetako plataformak lortzeko, elektroiek lokalizatuagoak egon behar dute, eta halako materialak bilatzen ari gara. Kristal fotonikoetan eta organikoetan ere material topologikoak bilatzen ari gara».

Aldarrikapen batekin amaitu nahi izan du bizkaitarrak elkarrizketa: «Oinarrizko ikerkuntza oso inportantea da, eta horretan inbertitzea ere bai. Ea apurka-apurka Euskal Herrian garrantzia handiagoa ematen diogun».