O modelo e a linguagem para descrever a estrutura eletrônica de
materiais foram e, ainda, são baseados na teoria de bandas
desenvolvida primeiramente por Felix Bloch, em 1929. Nessa descrição,
isolantes são caracterizados por um conjunto de níveis de energia
completamente ?ocupados? e um conjunto de níveis de energia ?vazios?
separados por um gap de energia e, de acordo com modelos semiclássicos
para o transporte eletrônico, fazem o material eletricamente inerte. A
descoberta do efeito Hall Quântico (QH) em sistemas eletrônicos de
duas dimensões (2D) foi a ponta do iceberg para classificar fenômenos
que parecem violar a definição de estado isolante, ou seja, sistemas
com gap de energia no bulk exibiam propriedades de transporte não
triviais. Recentemente, uma nova classe de isolantes topológicos
preditos teoricamente e realizados experimentalmente tem sido objeto
de intenso estudo. Esses isolantes topológicos têm um gap isolante no
bulk, mas apresentam estados de superfícies protegidos devido à
simetria de reversão temporal (TRI). Neste colóquio, apresentarei
esses novos materiais que, somente por causa das interações
spin-órbita, levam a uma fase da matéria chamada de Quantum Spin Hall
(QSH), topologicamente distinto de outros estados isolantes que
conhecemos. Em particular, irei focar em sistemas 3D. Ao final,
mostrarei alguns resultados obtidos por nosso grupo de pesquisa
através dos cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do
funcional da densidade (DFT).