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Jueves, 8 enero 2015
Física

Hacia el esclarecimiento del enigma de un extraño material

Un material extraño, iridiscente, que ha desconcertado a los físicos durante décadas, resulta que se halla en un estado exótico de la materia que podría abrir un nuevo camino hacia el desarrollo de computadoras cuánticas y otros aparatos electrónicos de última generación.

 

Unos físicos han descubierto varias propiedades y confirmado otras, del compuesto conocido como hexaboruro de samario (una sustancia hecha del metal samario y el raro metaloide boro). Estas propiedades brindan esperanzas de hallar el equivalente en la naciente era cuántica de lo que hoy representa el silicio en la electrónica actual, teniendo en cuenta que los últimos descubrimientos podrían ser un paso crucial para el desarrollo de transistores de próxima generación destinados a computadoras cuánticas. Lo hallado en la nueva investigación también resuelve el enigma sobre cómo clasificar el material, un misterio que ha sido investigado desde finales de la década de 1960.

 

El equipo internacional de Lu Li, de la Universidad de Michigan en la ciudad estadounidense de Ann Arbor, Estados Unidos, ha proporcionado la primera evidencia directa de que el hexaboruro de samario es un aislante topológico. Los aislantes topológicos son, para los físicos, una clase interesante de sólidos que por su superficie conducen la electricidad como un metal, pero a través de su interior bloquean el flujo de corriente tan bien como lo hace el caucho. Exhiben esta asombrosa conducta dual a pesar de que la composición química en la superficie es la misma que la del interior.

 

Durante muchos años, se creyó que el hexaboruro de samario debía ser un aislante con imperfecciones que se comportaba como un metal a bajas temperaturas debido a defectos e impurezas, pero había detalles que no encajaban. Cuando varios años atrás se sugirió por vez primera que el material podía ser un aislante topológico, las piezas del rompecabezas comenzaron a encajar.

 

[Img #24501]

 

En 2010, el equipo de Kai Sun, de la Universidad de Michigan, postuló que el hexaboruro de samario podría ser un aislante topológico. Él y Allen Jim Allen, profesor emérito de física que estudió al hexaboruro de samario durante 30 años, también participaron en los experimentos reveladores realizados por el equipo de Cagliyan Kurdak en 2012, que demostraron indirectamente que la hipótesis era correcta.

 

Pero persistían algunas dudas en la comunidad científica. Los resultados del nuevo estudio aportan las evidencias contundentes a favor de la hipótesis que deberían acallar cualquier duda.

 

Los autores del nuevo estudio utilizaron una técnica especial para observar oscilaciones delatadoras en la respuesta del material a un campo magnético que revelan cómo la corriente eléctrica circula a través de él. Su técnica también ha mostrado que la superficie del hexaboruro de samario alberga Electrones de Dirac, raras partículas que pueden ser la clave para ayudar a los investigadores a superar uno de los mayores obstáculos en la computación cuántica.

 

Los nuevos y reveladores datos sobre el hexaboruro de samario plantean la posibilidad de que los ingenieros puedan algún día lograr un control del flujo de la corriente eléctrica en las computadoras cuánticas tan bueno como el que permite hoy en día el silicio en la electrónica convencional.

 

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