Los científicos descubren un nuevo estado de la materia con propiedades quirales

Un grupo de investigación internacional ha identificado un nuevo estado de la materia, caracterizado por la presencia de un fenómeno cuántico conocido como corriente quiral.

Estas corrientes se generan a escala atómica mediante un movimiento cooperativo de electrones, a diferencia de los materiales magnéticos convencionales cuyas propiedades se originan en la característica cuántica de un electrón conocida como espín y su ordenamiento en el cristal.

La importancia de la quiralidad

La quiralidad es una propiedad de suma importancia en la ciencia, por ejemplo también es fundamental entenderla ADN. En el fenómeno cuántico descubierto, la quiralidad de las corrientes se detectó estudiando la interacción entre la luz y la materia, en la que una luz adecuadamente polarizada fotón Puede emitir un electrón desde la superficie del material con un estado de espín bien definido.

El descubrimiento, publicado en NaturalezaEnriquece significativamente nuestro conocimiento sobre los materiales cuánticos, la búsqueda de fases cuánticas quirales y los fenómenos que ocurren en la superficie de los materiales.

Posibles aplicaciones e implicaciones.

“El descubrimiento de la existencia de estos estados cuánticos”, explica Federico Mazzola, investigador en física de la materia condensada de la Universidad Ca' Foscari de Venecia y líder de la investigación, “podría abrir el camino al desarrollo de un nuevo tipo de electrónica que Utiliza corrientes quirales como portadoras de información en lugar de la carga del electrón. Además, estos fenómenos podrían tener una implicación importante para futuras aplicaciones basadas en nuevos dispositivos optoelectrónicos quirales, y un gran impacto en el campo de las tecnologías cuánticas para nuevos sensores, así como en el campo biomédico y de las energías renovables».

Descubrimiento y verificación

Nacido de una predicción teórica, este estudio comprobó directamente y por primera vez la existencia de este estado cuántico, hasta ahora enigmático y esquivo, gracias al uso del sincrotrón italiano Elettra. Hasta ahora, el conocimiento de la existencia de este fenómeno se limitaba a predicciones teóricas para algunos materiales. Su observación sobre las superficies de los sólidos lo hace sumamente interesante para el desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos ultrafinos.

El grupo de investigación, que incluye socios nacionales e internacionales como la Universidad Ca' Foscari de Venecia, el Spin Institute, el Istituto Officina Materiali del CNR y la Universidad de Salerno, investigó el fenómeno de un material ya conocido por la comunidad científica por su propiedades electrónicas y para aplicaciones espintrónicas superconductoras, pero el nuevo descubrimiento tiene un alcance más amplio, siendo mucho más general y aplicable a una amplia gama de materiales cuánticos.

Estos materiales están revolucionando la física cuántica y el actual desarrollo de nuevas tecnologías, con propiedades que van mucho más allá de las descritas por la física clásica.

Bibliografía: “Firmas de un metal quiral orbital de espín superficial” por Federico Mazzola, Wojciech Brzezicki, Maria Teresa Mercaldo, Anita Guarino, Chiara Bigi, Jill A. Miwa, Domenico De Fazio, Alberto Crepaldi, Jun Fujii, Giorgio Rossi, Pasquale Orgiani , Sandeep Kumar Chaluvadi, Shyni Punathum Chalil, Giancarlo Panaccione, Anupam Jana, Vincent Polewczyk, Ivana Vobornik, Changyoung Kim, Fabio Miletto-Granozio, Rosalba Fittipaldi, Carmine Ortix, Mario Cuoco y Antonio Vecchione, 7 de febrero de 2024. Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07033-8