La asombrosa fragmentación de un electrón

El electrón es la unidad básica de la electricidad. Y lleva una sola carga negativa. Esto es lo que nos enseñan en física en la escuela, y es lo que ocurre en la mayoría de los materiales de la naturaleza por los que circulan electrones.

Pero en estados muy especiales de la materia, los electrones pueden fragmentarse en fracciones de su totalidad. Este fenómeno, conocido como "carga fraccionaria", es extremadamente raro y, si se puede controlar, este estado electrónico exótico podría ayudar a construir ordenadores cuánticos resistentes a fallos.

Hasta la fecha, este efecto, conocido por los físicos como "efecto Hall cuántico fraccionario", solo se ha observado en un puñado de ocasiones y, en la mayoría de los casos, bajo campos magnéticos muy elevados y cuidadosamente mantenidos. Solo recientemente se ha observado el efecto en un material que no requería una manipulación magnética tan potente.

Ahora, unos físicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos han observado el elusivo efecto de carga fraccionaria, esta vez en un material más sencillo: cinco capas de grafeno. El grafeno es una capa de carbono con el grosor de un átomo.

El equipo encabezado por Zhengguang Lu, del MIT, ha comprobado que cuando cinco láminas de grafeno se apilan como peldaños de una escalera, la estructura resultante proporciona de forma inherente las condiciones idóneas para que los electrones pasen a través de ella como fracciones de su carga total, sin necesidad de ningún campo magnético externo.

Recreación artística de electrón. (Imagen: Amazings / NCYT)

Los resultados del estudio son la primera prueba del "efecto Hall anómalo cuántico fraccionario" en el grafeno cristalino, un material que los físicos no esperaban que presentara este efecto. En este caso, el término "anómalo" se refiere a la ausencia de campo magnético.

El estudio se titula “Fractional quantum anomalous Hall effect in multilayer graphene”. Y se ha publicado en la revista académica Nature. (Fuente: NCYT de Amazings)