En el mundo de la ciencia de los materiales, a veces, los principales descubrimientos se pueden encontrar en lugares inesperados. Mientras trabajaban en la resistividad de un tipo de delafosita, el PdCoO2, los investigadores del Laboratorio de Materiales Cuánticos de la EPFL descubrieron que los electrones de su muestra no se comportaban del todo como se esperaba. Cuando se aplicó un campo magnético, los electrones retuvieron firmas de su naturaleza ondulatoria, que se pudo observar incluso en condiciones de temperatura relativamente alta y apareció en tamaños relativamente grandes. Estos sorprendentes resultados, obtenido en colaboración con varias instituciones de investigación, podría resultar útil, por ejemplo, en la búsqueda de la computación cuántica. La investigación se publicará hoy en la prestigiosa revista Ciencias .

Para comprender el significado de este descubrimiento, necesitamos imaginarnos a nosotros mismos en la pequeña escala de átomos. A esa escala, vemos que los metales, aunque normalmente pensamos en ellos como bastante densos, en realidad consisten en una gran cantidad de espacios vacíos alrededor de los átomos. Cuando los electrones se mueven en estos espacios intersticiales, tienen una doble naturaleza, comportándose como partículas y como ondas. Por lo general, sus movimientos en un alambre de metal se capturan bien por sus aspectos similares a partículas, ya que su naturaleza ondulatoria es demasiado tenue y está enmascarada por varias otras interacciones. Solo en condiciones de laboratorio muy específicas, particularmente a temperaturas muy bajas, Los experimentos de Richard Webb y colaboradores habían descubierto el carácter ondulatorio de los electrones en los metales.

La muestra estudiada fue PdCoO ₂ , cuya estructura electrónica es casi bidimensional y extremadamente pura, y que se utiliza como catalizador en química. Los investigadores se sorprendieron al observar un nuevo tipo de oscilaciones que exhibían longitudes de coherencia significativas cuando la muestra estaba sujeta a un campo magnético. Esta coherencia es importante cuando se trata de preservar estados cuánticos y las condiciones en las que ocurrió no deberían haber sido posibles bajo los principios básicos de la física. En este caso, se observaron a temperaturas de hasta 60 Kelvin y en escalas de longitud de hasta 12 micrones.

"¡Es gigantesco!"

"Esto es realmente sorprendente, "dice Philip Moll, quien dirige el Laboratorio de Materiales Cuánticos de la EPFL. "Es la primera vez que se observa este efecto cuántico en una pieza de metal tan grande. Doce micrómetros pueden parecer pequeños, pero para las dimensiones de un átomo, es gigantesco. Esta es la escala de duración de la vida biológica, como algas y bacterias ".

El siguiente paso será intentar comprender mejor cómo es posible este fenómeno a esta escala. Pero los investigadores ya están imaginando una gran cantidad de posibilidades, particularmente en el campo de la computación cuántica.