Curso de Postgrado, Física,  Septiembre-Diciembre 2022 

     El Premio Nobel de Física 2016 fue otorgado a Michael Kosterlitz, Duncan Haldane y  David J. Thouless por haber revelado "propiedades exóticas de la materia". El aporte de los premiados consistió en introducir conceptos de topología para caracterizar estados de la materia condensada.

      Dichas propuestas fueron realizadas en los años ‘70 y ’80. En ese momento, estas ideas fueron recibidas con gran atención e interés, pero a partir de 2005 están teniendo un impacto revolucionario debido a que se están diseñando y fabricando diversas familias de materiales topológicos.

      El único sistema topológico conocido hasta ese entonces era el efecto Hall cuántico , que fue descubierto por Klaus von Klitzing en estructuras de materiales semiconductores (GaAs y GaAlAs) a las que se las somete a campos magnéticos intensos y temperaturas muy bajas (por debajo de 1K). Por este descubrimiento von Klitzing recibió el premio Nobel en el año 1985 y en 1998 Robert B. Laughlin, S. Horst L. Störmer y Daniel C. Tsui recibieron el premio Nobel por el descubrimiento del efecto Hall cuántico fraccionario. En el estado de Hall cuántico se forman corrientes eléctricas sin pérdida de energía, impresionantemente estables y robustas, localizadas en los bordes del material. Thouless relacionó por primera vez la estabilidad y robustez de esas corrientes con la naturaleza topológica de ese estado de la materia.

      En 1988 Haldane propuso un modelo teórico que luego fue adaptado por Charles Kane y colaboradores en 2004, según el cuál es posible conseguir este efecto topológico  sin necesidad de aplicar campo magnético, con la ventaja que además pueden duplicarse las corrientes de borde y también generarse corrientes de spin. Este efecto, fue llamado ‘’spin Hall cuántico" y tiene lugar en materiales llamados aisladores topológicos. Poco después Andrei Bernevig, Taylor Hughes y Shou-Chen Zhang propusieron un modelo realista de aisladores topológicos, que luego fue observado experimentalmente por Laurens Molenkamp y colaboradores. Desde entonces, el estudio de los sistemas topológicos pasó a ser una de las áreas más activas de la materia condensada y la ciencia de los materiales.

           Otra familia fascinante, muy estudiada actualmente, es la de los superconductores topológicos. En el volumen son superconductores usuales y en los bordes contienen estados muy peculiares que se describen por ‘’fermiones de Majorana’’. Uno de sus atractivos es el potencial que ofrecen como plataforma  para la implementación de la "computación cuántica topológica".