¿Ni del todo electrón ni del todo fotón?

Cierta clase de materiales cuánticos está últimamente atrayendo una creciente atención de la comunidad científica, debido a sus propiedades físicas sin precedentes gobernadas por electrones con una conducta del todo inusual.

Los electrones están muy presentes en nuestra vida cotidiana, por ejemplo en el flujo de electricidad que alimenta todo tipo de dispositivos en hogares y lugares de trabajo, pero estas partículas elementales encierran todavía muchos misterios. Uno de ellos, referente al citado papel que tienen en algunos materiales cuánticos, es el explorado en un nuevo estudio.

El estudio lo han llevado a cabo Sakura Hiramoto, Koki Funatsu, Kensuke Konishi, Haruhiko Dekura y Toshio Naito, de la Universidad de Ehime, así como Naoya Tajima, de la Universidad Toho, en Japón ambas instituciones.

El estudio se ha centrado en un rasgo de la conducta de las partículas denominadas “electrones de Dirac”. Dependiendo de las condiciones reinantes, estos electrones experimentan una dispersión de banda lineal y se comportan como si no tuvieran masa, siendo capaces de desplazarse a la velocidad de la luz, todo lo cual los hace más similares a fotones que a electrones.

Hiramoto y sus colegas sintetizaron una serie de compuestos orgánicos que constituye una nueva rama de la familia de los materiales cuánticos.

Tras un análisis teórico y experimental, descubrieron características del comportamiento magnético que comparten.

Basándose en su modelo teórico original, ese comportamiento está directamente relacionado con la dispersión de banda lineal (LBD por sus siglas en inglés).

Una de las conclusiones a las que han llegado es que dicho comportamiento magnético es propio de todos los materiales cuánticos con dispersión de banda lineal.

En algunos materiales muy especiales, los electrones de Dirac pueden transformarse. Concretamente pueden cambiar entre ese estado y el de los electrones normales. Además, según se ha comprobado, en algunas ocasiones pueden adquirir un estado intermedio entre esos dos. (Imagen: American Chemical Society. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jpclett.5c02197)

El avance logrado en esta investigación permitirá conocer mejor los materiales cuánticos y acelerar el uso de bastantes de ellos en diversas tecnologías de la información y de la comunicación, para aplicaciones avanzadas que están fuera del alcance de otros materiales.

El estudio se titula “Universal Features of Magnetic Behavior Originating from Linear Band Dispersion: α-BETS₂X and α′-BETS₂Y (BETS = Bis(ethylenedithio)tetraselenafulvalene, X = IBr₂, I₂Br, Y = IBr₂, ICl₂)”. Y se ha publicado en la revista académica The Journal of Physical Chemistry Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)