David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane oraz J. Michael Kosterlitz podzielą się tegoroczną Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki za "teoretyczne odkrycia dotyczące topologicznych przejść fazowych oraz topologicznych faz materii".

"Przez wiele lat wydawało się, że o właściwościach materii skondensowanej decyduje jej struktura krystaliczna (tj. ułożenie atomów), właściwości geometryczne, symetria. Okazało się jednak, że istnieje cała klasa materiałów, które są na to nieczułe. Możemy więc materiał odkształcać, a jego właściwości się nie zmienią" - opowiada w rozmowie z PAP prof. Tomasz Dietl z Instytutu Fizyki PAN. Dodaje, że chodzi o tzw. materiały topologiczne, których właściwości się zmieniają w sposób skokowy, kiedy zmienia się ich topologia - a więc kiedy np. w materiale pojawia się... otwór.

Dietl zaznacza, że nobliści byli pionierami, jeśli chodzi o teoretyczne badania nad zjawiskami topologicznymi. Badania nad tą dziedziną nabrały jednak znaczenia w ostatnich latach. Niedawno zespół naukowców (Charles Kane, Laurens Molenkamp oraz Shoucheng Zhang) odkrył klasę materiałów, w których te własności rzeczywiście zachodzą. Skokowy charakter przewodnictwa elektrycznego w nieobecności pola magnetycznego został zaś zaobserwowany doświadczalnie w Pekinie.

"Przedtem była to ciekawostka fizyczna, realizowana w ekstremalnych warunkach, a teraz odkryto klasę materiałów, w których topologia odgrywa decydującą rolę. Dlatego właśnie - moim zdaniem - Nobla przyznano teraz, a nie np. w latach 80., kiedy nobliści wykonywali swoje prace" - wyjaśnia prof. Dietl. Jak dodaje, odkrycia ostatnich lat ukazały pionierskie prace noblistów w nowym świetle.

"To jest nagroda spodziewana, to nie jest zaskoczenie" - komentuje Dietl.

Naukowiec wyjaśnia, że materiały topologiczne jeszcze nie doczekały się praktycznych zastosowań - to bardzo nowa klasa materiałów. Badacze wiążą jednak z tymi materiałami wielkie nadzieje. Materiały te mogą m.in. posłużyć do budowy czulszych czujników chemicznych lub biologicznych czy czujników promieniowania. Sądzi się też - jak mówi Dietl - że przewodzenie prądu elektrycznego będzie się odbywało poprzez stany topologiczne, które przenoszą prąd elektryczny bezstratnie. A to może się przydać np. w oszczędzaniu prądu elektrycznego w komputerach.

Materiałami topologicznymi zajmować się będą naukowcy w tworzonym przez prof. Dietla Międzynarodowym Centrum Sprzężenia Magnetyzmu i Nadprzewodnictwa z Materią Topologiczną (MagTop). "W naszym Centrum będziemy zajmować się materiałami topologicznymi, które mają również właściwości magnetyczne, i nadprzewodzące" - wyjaśnia prof. Dietl.

PAP - Nauka w Polsce

lt/ mrt/