Un "sándwich" de materiales exóticos revela un cristal líquido cuántico.
NUEVA YORK, EE.UU. — Un equipo de científicos ha logrado un hito asombroso en la física de materiales: el descubrimiento de una nueva forma de materia, un estado cuántico que rompe las reglas conocidas y que podría abrir la puerta a la próxima generación de tecnologías. Este hallazgo, descrito en la revista Science Advances, se logró al crear un “sándwich” de dos materiales exóticos, un experimento que exploró una frontera hasta ahora inexplorada de la física.
Los investigadores, liderados por la Universidad de Rutgers, se centraron en la interacción de un semimetal de Weyl, un material conductor conocido por sus propiedades únicas, y un hielo de espín, un aislante magnético.
Al someter ambos materiales a un campo magnético extremadamente alto, el equipo observó que en la interfaz, la zona donde se unen las dos capas, las propiedades de la materia cambiaban drásticamente.
"Observamos nuevas fases cuánticas que surgen únicamente cuando estos dos materiales interactúan", explicó el Dr. Tsung-Chi Wu, autor principal del estudio. Este fenómeno dio origen a un nuevo estado topológico cuántico que llamaron cristal líquido cuántico.
Un flujo de electrones que desafía la lógica
El descubrimiento más intrigante fue el comportamiento de los electrones en esta nueva forma de materia. La interacción entre el semimetal de Weyl y el hielo de espín generó un fenómeno poco común llamado anisotropía electrónica, en el que la conductividad del material es diferente según la dirección.
Dentro de un círculo de 360 grados, los científicos notaron que el flujo de electricidad era mínimo en seis direcciones específicas. De manera sorprendente, al aumentar el campo magnético, los electrones empezaron a fluir de repente en dos direcciones opuestas, un comportamiento que concuerda con un fenómeno cuántico conocido como ruptura de la simetría rotacional.
Estos hallazgos son un paso gigantesco para entender y controlar las propiedades de los materiales a nivel cuántico. El Dr. Wu señaló que al comprender cómo se comportan los electrones en este nuevo estado de la materia, los científicos podrían diseñar sensores cuánticos ultrasensibles capaces de funcionar en las condiciones más extremas, como en el espacio exterior o dentro de maquinaria de alta potencia.
Lo que son los materiales exóticos
El semimetal de Weyl es un material que permite que la electricidad fluya a velocidades vertiginosas y sin perder energía, gracias a unas cuasipartículas llamadas fermiones de Weyl.
Por otro lado, el hielo de espín es un material magnético donde los momentos magnéticos se organizan de forma similar a los átomos de hidrógeno en el hielo.
Cuando ambos materiales se combinan, forman una heteroestructura, un "sándwich" de capas atómicas que dio lugar a este descubrimiento.
La investigación no solo añade un nuevo estado a la lista de formas en las que puede existir la materia, sino que también establece las bases para futuras innovaciones en tecnología cuántica.
Los científicos están ahora un paso más cerca de manipular la materia a un nivel fundamental, lo que podría redefinir los límites de lo que es posible en la física y la ingeniería.
