Un cable delgado hecho de un material especial, un aislante topológico, se comporta como una calle de ciudad: por dentro está vacío y todo el tráfico circula por los bordes. Los electrones en ese cable se mueven solo por la superficie, como peatones por la acera sin pisar la calzada. Pero si en la calle hay desorden —baches, charcos, vallas de obra—, los peatones empiezan a tropezar y los electrones a dispersarse y atascarse.
Los científicos añadieron a esta imagen un campo magnético que atraviesa el cable, como un flujo de coches regulado por un semáforo. Resultó que, para una cierta intensidad de ese flujo —la mitad de un cuanto de flujo magnético—, el desorden deja de estorbar. Los electrones que antes se atascaban a cada paso de repente empiezan a correr libremente por el borde del cable. Es como si todos los baches de la acera desaparecieran de golpe y los peatones caminaran a paso firme.
Los investigadores midieron hasta dónde puede llegar un electrón sin atascarse; esa distancia se llama longitud de localización. Resultó que cerca de ese valor especial del flujo magnético, la longitud de localización aumenta drásticamente, como si la acera se volviera perfectamente lisa durante muchos kilómetros. Sorprendentemente, esta propiedad no depende de cuánto desorden haya en el cable ni de la energía de los electrones: siempre se obtiene el mismo número que caracteriza la transición.
Ese número es el exponente con el que crece la longitud de localización al acercarse al flujo especial. Es igual a dos. En comparación, en otro fenómeno cuántico conocido, el efecto Hall cuántico entero, este exponente es diferente. Por tanto, la transición en el nanocable topológico está organizada de otra manera, y esto es importante para entender cómo controlar los electrones a escala nanométrica.
Con otro valor del flujo magnético —un cuanto entero—, el comportamiento del cable cambia: a baja energía de los electrones, la conductividad disminuye, mientras que a alta energía aumenta. Es como si en esa misma calle, en un caso aparecieran baches adicionales y en otro, por el contrario, pusieran asfalto nuevo. Comprender estas transiciones ayudará a crear dispositivos electrónicos más fiables y rápidos, donde la corriente fluya sin pérdidas.
Los aislantes topológicos fueron predichos teóricamente y luego descubiertos experimentalmente en 2007. Por este trabajo, en 2016 se concedió el Premio Nobel de Física.
En la novela de Neal Stephenson 'Anatema' aparecen materiales con propiedades cuánticas inusuales que recuerdan a los aislantes topológicos.