Un equipo de científicos del MIT ha logrado medir por primera vez la forma real de los electrones dentro de un sólido, un hallazgo que podría transformar nuestra comprensión de la materia y abrir nuevas posibilidades en la computación cuántica y la electrónica avanzada.
Hasta ahora, la geometría de los electrones solo se podía inferir teóricamente, ya que se sabe que no solo se comportan como partículas, sino también como ondas. Estas ondas se describen mediante funciones matemáticas llamadas funciones de onda, que pueden tomar formas inesperadas en espacios multidimensionales, afectando la interacción de los electrones entre sí y con su entorno.
El avance, publicado en Nature Physics, se logró utilizando una técnica llamada espectroscopia de fotoemisión con resolución angular (ARPES). Esta técnica permite “fotografiar” la estructura cuántica de los electrones al analizar los electrones expulsados de un material. Según Riccardo Comin, líder del equipo del MIT, el uso de ARPES ha permitido obtener información completamente nueva sobre los electrones, algo que antes no era posible.
Para llevar a cabo el experimento, los investigadores se centraron en los metales Kagome, materiales con una estructura atómica en forma de triángulos entrelazados que influyen en el comportamiento de los electrones. Estos metales son conocidos por sus fenómenos cuánticos únicos, como la superconductividad avanzada, lo que los convirtió en el laboratorio ideal para estudiar la geometría electrónica.
El estudio confirmó las predicciones teóricas que decían que la geometría de las funciones de onda de los electrones puede tener un impacto directo en su comportamiento. Este descubrimiento tiene importantes implicaciones tecnológicas, ya que la forma de los electrones influye en propiedades como la superconductividad, donde los electrones viajan sin resistencia. Este avance podría beneficiar áreas como la computación cuántica, la electrónica de bajo consumo y los sensores cuánticos.
El uso de ARPES ha sido crucial para este logro, ya que permite observar con precisión cómo se mueven los electrones en un material, pero también presenta desafíos, como la necesidad de equipos altamente especializados y la interpretación compleja de los datos obtenidos. Sin embargo, este descubrimiento marca un paso importante hacia el control y la manipulación de materiales a nivel cuántico, con posibles aplicaciones que transformen diversas áreas tecnológicas.
