مهم نوبل فیزیک ۲۰۱۶ برای توپولوژی مواد

برندگان جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۶، درب جدیدی را به دنیایی ناشناخته که در آن ماده عجیب باز کردند. آنها از روشی پیشرفته استفاده کردند تا فاز یا حالت های غیر معمول ماده مانند ابررساناها، ابرسیالات یا فیلم های نازک مغناطیسی را مطالعه کنند. با کار این افراد فاز ها و مواد عجیب در دسترس هستند. بسیاری از افراد در علم مواد و الکترونیک امیدوار به ادامه این برنامه هستند.

این سه برنده برای دستیابی به اکتشاف خود از مفاهیم فیزیک استفاده کردند. توپولوژی شاخه ای از علم ریاضیات است که خواصی تغییر یافته به طور گام به گام را توصیف می کند. آنها با استفاده از توپولوژی به عنوان یک ابزار، کارشناسان را مبهوت کردند. در دهه ۱۹۷۰ Michael Kosterlitz و David Thouless نظریه حاضر درباره بوجود آمدن ابررسانا ها  و ابرسیالات در لایه های نازک را دگرگون کردند. آنها نشان دادند که ابررسانایی می توانند در دماهای پایین شکل بگیرد و همچنین توضیح دادند که مکانیسم گذار فاز ابررسانایی در دماهای بالا ناپدید می شود.

در دهه ۱۹۸۰  Thouless توضیح داد که لایه های بسیار نازک با تعداد مراحل صحیح هدایت الکتریکی می کند و این اعداد صحیح به صورت یک توپولوژی در طبیعی است. در همان زمان،  Duncan Haldane کشف کرد که چگونه مفاهیم توپولوژیک می تواند به درک خواص زنجیره مغناطیسی برخی مواد کمک کند.

ما در حال حاضر بسیاری از فاز های تپولوژیک را در لایه های نازک و حالت های سه گانه معمولی مواد می دانیم. در طول دهه گذشته، این تحقیقات در فیزیک ماده چگال ترقی زیادی داشته است. توپولوژی مواد در نسل جدید الکترونیک و ابررسانا ها و همچنین کامپیوترهای کوانتومی آینده مورد استفاده قرار خواهد گرفت.