Un semiconductor cuántico hallado por casualidad bate el récord de velocidad: hasta un millón de veces más rápido
La física y la química han reescrito en el ámbito cuántico la fábula de la liebre y la tortuga más de 2.500 años después de que la creara Esopo. Al igual que el animal más lento venció a la veloz liebre en una carrera gracias a su constancia y estrategia, un grupo de investigación de la Universidad de Columbia (Nueva York-EE UU) ha hallado por casualidad un material superatómico, denominado Re₆Se₈Cl₂ (compuesto por renio, selenio y cloro), que ha servido como semiconductor para que los electrones hayan recorrido en los experimentos micrómetros en menos de un nanosegundo. “Teóricamente, tienen el potencial de alcanzar los femtosegundos, seis órdenes de magnitud [10⁶] más rápido que la velocidad alcanzable en la electrónica actual de gigahercios y a temperatura ambiente”, explican los investigadores.
El hallazgo, publicado en Science, ha sido casual y gracias al estudiante Jack Tulyag, que trabaja en su doctorado con el profesor de Química de Columbia Milan Delor. El primero llevó al laboratorio el Re₆Se₈Cl₂, creyéndolo un material sin alta capacidad de conducción, para probar los microscopios de superresolución, que pueden capturar partículas que se mueven a escalas ultrarrápidas y ultramicroscópicas. “Fue lo contrario de lo que esperábamos. En lugar del movimiento lento que presumíamos, vimos lo más rápido que hemos visto nunca”, afirma Delor.
Según el investigador, los semiconductores basados en silicio permiten un movimiento rápido de los electrones que no se preveía en el material superatómico. Pero el experimento permitió descubrir que, en el Re₆Se₈Cl₂, el excitón (un estado cuántico formado por electrones que han absorbido energía y el hueco generado cuando la partícula salta a un estado de energía más alto) se empareja con el fonón, una cuasipartícula portadora de energía y fundamental en la conductividad eléctrica. Esta asociación genera una nueva cuasipartícula, denominada excitón-polarón acústico, más pesada, pero que, de forma paradójica, ha resultado ser más veloz.