México, (Notimex).- Investigadores de diferentes universidades diseñaron un nuevo material electrónico cuántico, al que denominaron kagome, porque su estructura atómica recuerda la de un tejido de cesto japonés conocido como el patrón del kagome.

En un artículo publicado por la revista “Nature”, se indicó que las cestas de Kagome se hacen de tiras de bambú tejidas en un patrón altamente simétrico de triángulos entrelazados que comparten la esquina.

Por lo que si un metal u otro material conductivo pudiera asemejarse a un patrón de kagome a escala atómica, con átomos individuales dispuestos en patrones triangulares similares, en teoría debería exhibir propiedades electrónicas exóticas.

Físicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la Universidad de Harvard y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley informaron que han producido por primera vez un kagome metal, que se trata de un cristal eléctricamente conductor, hecho de capas de átomos de hierro y estaño, con cada capa atómica dispuesta en el patrón de repetición de una red de kagome.

Describieron que cuando hicieron fluir una corriente a través de las capas de kagome dentro del cristal, observaron que la disposición triangular de los átomos inducía comportamientos extraños, de tipo cuántico, en la corriente de paso, por lo que en lugar de fluir de forma directa a través del enrejado, los electrones en cambio viraban o se doblaban hacia atrás dentro del enrejado.

Este comportamiento es un pariente tridimensional del llamado efecto Quantum Hall, en el que los electrones que fluyen a través de un material bidimensional exhibirán un “estado quiral y topológico” en el que se doblan en trayectorias circulares estrechas y fluyen a lo largo de los bordes sin perder energía, apuntaron.

“Al construir la red de hierro kagome, que es inherentemente magnética, este comportamiento exótico persiste a temperatura ambiente y más”, señaló el profesor asistente de física en el MIT, Joseph Checkelsky.

El investigador añadió que las cargas en el cristal no solo sienten los campos magnéticos de estos átomos, sino también una fuerza magnética puramente cuántica de la red. Esto podría conducir a la conducción perfecta, similar a la superconductividad, en las futuras generaciones de materiales.

Para explorar estos hallazgos, el equipo midió el espectro de energía dentro del cristal, a través de una versión moderna de un efecto descubierto por primera vez por Heinrich Hertz y explicado por Einstein, conocido como el efecto fotoeléctrico, de acuerdo con la Agencia Investigación y Desarrollo.

“Fundamentalmente, los electrones se expulsan primero de la superficie del material y luego se detectan en función del ángulo de despegue y la energía cinética”, refirió el profesor asistente de física en el MIT, Riccardo Comin.

Afirmó que las imágenes resultantes son una instantánea muy directa de los niveles electrónicos ocupados por los electrones, y en este caso revelaron la creación de partículas ‘Dirac’ casi sin masa, una versión de fotones cargados eléctricamente, los cuantos de luz.

Los investigadores precisaron que los espectros revelaron que los electrones fluyen a través del cristal de una manera que sugiere que los electrones originalmente sin masa ganaron una masa relativista, similar a las partículas conocidas como masivos fermentos de Dirac. Teóricamente, esto se explica por la presencia de los átomos de hierro y estaño que constituyen la retícula.

Los primeros son magnéticos y dan lugar a una destreza o quiralidad, estos últimos poseen una carga nuclear más pesada, produciendo un gran campo eléctrico local; por tanto, a medida que una corriente externa fluye, percibe el campo de estaño no como un campo eléctrico sino como un campo magnético, y se aleja.