Un grupo internacional de investigadores ha descubierto un nuevo estado de la materia caracterizado por la existencia de un fenómeno llamado corriente quiral.

Estas corrientes se generan a escala atómica mediante un movimiento cooperativo de electrones, a diferencia de los materiales magnéticos convencionales, cuyas propiedades se originan en la propiedad de un electrón conocida como espín, y su ordenamiento en el cristal.

La quiralidad es una propiedad extremadamente importante en la ciencia y para la vida misma; por ejemplo , es fundamental para comprender el ADN. Y recientemente se ha descubierto que la quiralidad no se limita al nivel molecular, llegando a la microescala .

En este fenómeno ahora descubierto, que no involucra materiales orgánicos sino metales, se detectó la quiralidad cuántica de las corrientes mediante el estudio de la interacción entre la luz y la materia, en la que un fotón adecuadamente polarizado puede emitir un electrón desde la superficie del material con una Estado de giro bien definido.

El descubrimiento enriquece significativamente nuestro conocimiento sobre los materiales cuánticos, sobre la búsqueda de fases cuánticas quirales y sobre los fenómenos que ocurren en la superficie de los materiales, incluido el prometedor campo de la topología .

«El descubrimiento de la existencia de estos estados cuánticos podría allanar el camino para el desarrollo de un nuevo tipo de electrónica que utilice corrientes quirales como portadoras de información, en lugar de la carga del electrón», explicó el profesor Federico Mazzola, de la Universidad Ca’Foscari. en Italia. «Además, estos fenómenos podrían tener implicaciones importantes para futuras aplicaciones basadas en nuevos dispositivos optoelectrónicos quirales, y un impacto importante en el campo de las tecnologías cuánticas para nuevos sensores, así como en los campos biomédico y de energías renovables».

Material cuántico arquetípico

Hasta ahora, el conocimiento sobre la existencia del fenómeno de las corrientes quirales se limitaba a predicciones teóricas para algunos materiales. Su observación sobre las superficies de los sólidos lo hace sumamente interesante para el desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos ultrafinos, como los materiales monoatómicos.

El equipo investigó el fenómeno en un material ya conocido por la comunidad científica por sus propiedades electrónicas y sus aplicaciones en espintrónica superconductora . El material, rutenato de estroncio (Sr ₂ RuO ₄ ), se considera un «material cuántico arquetípico», perteneciente a la clase de las perovskitas , siendo el primer superconductor de este grupo que no requiere el elemento cobre.

Pero el nuevo descubrimiento tiene un alcance más amplio, siendo mucho más general y aplicable a una amplia gama de materiales cuánticos.

Estos materiales están revolucionando la física cuántica y el desarrollo de nuevas tecnologías, con propiedades que van mucho más allá de las descritas por la física clásica.

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