Descubren un nuevo estado de la materia

En la superficie de contacto entre dos láminas de distintos materiales exóticos, unos científicos han descubierto una nueva forma de existencia de la materia, diferente de los estados habituales de sólido, líquido, gas o plasma.

El nuevo estado, llamado cristal líquido cuántico, parece seguir sus propias reglas y posee características que podrían aprovecharse para aplicaciones tecnológicas avanzadas.

El hallazgo lo ha hecho un equipo encabezado por Tsung-Chi Wu, de la Universidad Rutgers en Piscataway, New Jersey, Estados Unidos.

En un experimento, Wu y sus colegas observaron la interacción entre un material conductor del tipo conocido como semimetal de Weyl y un material magnético aislante conocido como hielo de espín, cuando ambos eran sometidos a un campo magnético extremadamente alto.

Aunque cada material ha sido ampliamente estudiado por separado, la interacción entre ambos en su frontera de contacto había permanecido completamente inexplorada hasta ahora.

Wu y sus colegas observaron nuevas fases cuánticas que surgen solo cuando estos dos materiales interactúan sometidos al citado campo magnético. Esto crea un nuevo estado topológico cuántico de la materia, previamente desconocido.

Parte de las instalaciones empleadas durante la investigación que ha conducido al hallazgo del nuevo estado de la materia. (Foto: Jeff Arban / Rutgers University)

El equipo descubrió que en la superficie de contacto entre estos dos materiales, las propiedades electrónicas del semimetal de Weyl se ven influenciadas por las propiedades magnéticas del hielo de espín. Esta interacción conduce a un fenómeno muy poco común llamado "anisotropía electrónica", donde el material conduce la electricidad de forma diferente en distintas direcciones. Dentro de un círculo de 360 grados, la conductividad es mínima en seis direcciones específicas. Sorprendentemente, al aumentar el campo magnético, los electrones comienzan a fluir repentinamente en dos direcciones opuestas.

Este descubrimiento concuerda con una característica observada en el fenómeno cuántico conocido como ruptura de la simetría rotacional e indica la aparición de una nueva fase cuántica ante la acción de un campo magnético fuerte.

Lo descubierto en este estudio es de suma importancia, porque revela nuevas formas de controlar y manipular las propiedades de los materiales, tal como destaca Wu.

Wu y sus colegas exponen los detalles técnicos de su descubrimiento en la revista académica Science Advances, bajo el título “Electronic anisotropy and rotational symmetry breaking at a Weyl semimetal/spin ice interface”. (Fuente: NCYT de Amazings)