Científicos de la CNEA demuestran la existencia de un nuevo tipo de “líquido” de electrones

Un equipo de investigadores que trabajan en el Centro Atómico Bariloche de la Comisión Nacional de Energía Atómica, postuló una nueva teoría que indica la existencia de un estado líquido de los electrones distinto al ya conocido, al que llamaron “líquido de Fermi no Landau”. Este hallazgo cambia radicalmente la mirada científica sobre el tema y podría tener implicancias en el campo de la electrónica molecular.

A partir de la reinterpretación de varios experimentos que no “cuadraban” con el modelo teórico predominante, un equipo de físicos argentino-esloveno demostró que existe un estado líquido de los electrones distinto al ya conocido.

Uno de los autores de esta nueva teoría es el doctor en Física Armando Aligia, investigador en el grupo Teoría de Sólidos de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) en el Centro Atómico Bariloche (CAB), quien además forma parte del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (CONICET-CNEA) y es egresado y profesor del Instituto Balseiro.

Si bien el equipo ya venía trabajando en esta idea desde hace varios años, Aligia comentó que el postulado teórico pudo ahora encontrar un correlato experimental al describir un comportamiento diferente de electrones en moléculas de un compuesto de hierro sobre oro, que puede pasar de ser buen conductor de electricidad a mal conductor al alterar el campo magnético.

Los primeros trabajos en esta línea se remontan a 2019, cuando Aligia diseñó y publicó los primeros postulados teóricos junto a otro colega del CAB, Pablo Roura Bas, y dos investigadores del Instituto de Física de Rosario: Luis Manuel y Germán Blesio. “A raíz de la pandemia convoquá a un especialista esloveno, que se encargó de hacer los nuevos cálculos y extender la teoría a los campos magnéticos”, comentó el investigador.

Aligia explicó que “ya en 2019 habíamos visto que había algo de relevancia, pero solo a nivel teórico; ahora lo que pudimos determinar es que varios experimentos, hechos por otros científicos y que ya habían sido publicados, podían explicarse con esta nueva teoría que nosotros diseñamos. Las explicaciones que estos experimentos tenían hasta este momento no se condecían con ningún modelo aceptado y algunos hasta tenían interpretaciones erróneas”.

Para demostrar la nueva mirada teórica, el grupo de físicos analizó estudios experimentales previos a muy bajas temperaturas, cercanas al “cero absoluto”. El compuesto estudiado se denomina “ftalocianina de hierro sobre oro” y se observó su comportamiento en temperaturas del orden de 1 grado Kelvin (-272 grados Celsius).

Los investigadores intentaron brindar una explicación de este experimento postulando la existencia de un nuevo tipo de “líquido de electrones”, al que llamaron “líquido de Fermi no Landau”. El hallazgo fue publicado en la prestigiosa revista Nature Communications el pasado 15 de octubre.

Características del líquido de Fermi no Landau

Dicho en otras palabras, el grupo de físicos argentino-esloveno logró postular la existencia de un nuevo tipo de comportamiento en metales con electrones que interactúan. Según Aligia, el metal logra cambiar de forma inesperada su conductancia de un valor muy bajo a un valor muy alto. Es decir, pasa de ser resistente (líquido de Fermi no Landau) a conducir electricidad de forma muy eficiente (líquido de Fermi Landau), y al revés. Esto ocurre al modificar determinados parámetros como -por ejemplo- la distancia entre la molécula de hierro y el sustrato de oro.

Aligia remarcó que es como si el sistema pasara en algún punto crítico de buen conductor, con alta conductancia, a casi aislante, con baja conductancia. “Esta transición es abrupta al modificar algún parámetro, lo que podría usarse en transistores moleculares. Cambiando un parámetro el sistema deja pasar o no la corriente eléctrica”, detalló.

Consultado sobre cuáles son los próximos pasos, el investigador de la CNEA comentó: “Vimos que existen experimentos con otros compuestos en los que se podría aplicar nuestra teoría y que, hasta ahora, habían tenido una interpretación errada. La idea es hacer nuevos cálculos para corroborar cómo nuestros postulados podrían explicar estos experimentos, publicar los resultados y así lograr una mayor repercusión en la comunidad científica internacional”.

(CNEA)