Creado:
6.05.2025 | 21:29
Actualizado:
6.05.2025 | 21:30
Durante décadas, el electrones Han sido representados como partículas específicas o nubes de probabilidad. Ahora, un grupo de físicos ha logrado algo inédito: Mida el formulario por primera vez que adopta un electrón Al moverse dentro de un material sólido. El hallazgo, dirigido por el investigador Riccardo del CON y publicado en Física de la naturalezaAbra nuevas formas de comprender cómo se comportan estas partículas en el nivel cuántico ¿Y qué implicaciones pueden geometría para tecnologías como Computación cuántica O dispositivos electrónicos de bajo consumo.
Una forma que no es esférica
El experimento se ha llevado a cabo en un tipo especial de materiales conocidos como Kagome Metalscuyo patrón atómico recuerda una cuadrícula de triángulos entrelazados. A través de una técnica conocida como Espectroscopía de emisión de fotos con resolución angular (Arpas), Los investigadores seleccionaron luz en un vaso para extraer electrones Y, desde su carrera, reconstruye la forma de su Función de onda.
Esta “forma” no debe entenderse como algo físico en el sentido clásico. Es más bien una manifestación matemática de cómo la probabilidad de encontrar un electrón en ciertas áreas del material. Hasta ahora, ese aspecto era puramente teórico. Por lo tanto, consigue Medir la función de onda de electrones En un sistema físico real es un hito en el Física cuántica.
¿Por qué los electrones organizan cómo se organizan?
Más allá de la curiosidad científica, comprenda Geometría cuántica del electrones Tiene aplicaciones directas. La forma de estas funciones de onda afecta la forma electrones Interactúan entre sí, los estados colectivos se agrupan o se forman. Esta es la clave, por ejemplo, en Materiales superconductores dónde electrones se deslizan sin resistencia o en aquellos que muestran efectos magnéticos cuánticos inusual.
En el caso específico de Kagome MetalsSu estructura atómica puede inducir alineaciones electrónicas que favorecen las propiedades exóticas, como Superconductividad topológica El fenómeno de transporte cuántico La comprensión inusual de estos patrones es un paso fundamental para Diseño de nuevos materiales funcionales.
Un mapa cuántico a escala atómica
La técnica ArpasAunque sofisticado y exigente ofrece una “fotografía” detallada del Movimiento de electrones en materiales sólidos. El proceso implica lanzar un haz de Fotones En un cristal, liberación electrones y analice con precisión su ángulo y momento cuando se vaya. Gracias a esto, puedes deducir cómo se mueven dentro del sólido y qué Geometría cuántica adoptar.
Esa información es especialmente valiosa en un contexto donde Control electrónico a escala cuántica Es la base de las tecnologías emergentes. De Computadoras cuánticas hasta sensores ultraprecilesla posibilidad de “moldear” el Función de onda del electrones Agregue una nueva dimensión al Ingeniería de materiales.
Una colaboración global
El trabajo es el resultado de una colaboración entre centros de investigación de diferentes países, incluidos CON y el Universidad de Cornell. Algunos de los experimentos clave se llevaron a cabo durante la pandemia, lo que obligó al equipo a adaptarse al trabajo remoto y reorganizar sus tareas de laboratorio. A pesar de esto, el grupo logró avanzar gracias a una estrecha coordinación entre la teoría y la práctica.
Este enfoque multidisciplinario ha sido crucial para lograr un resultado que no solo valida Predicciones teóricas sobre geometría cuánticapero también ofrece una nueva herramienta para explorar el materia condensada a escamas Ultrapraqueñas.
Más allá de los electrones
Con este primero Medición de la geometría electrónica en un sólidoSe abre una nueva etapa en el estudio de materiales cuánticos. Los investigadores ahora planean aplicar técnicas similares a otros sistemas, con el objetivo de comprender cómo estos patrones influyen en las propiedades, como Conductividad eléctricaél magnetismo o el entrelazamiento cuántico.
En última instancia, este tipo de investigaciones podría conducir a una nueva Materiales cuánticos avanzados Con funcionalidades habituales, de procesadores más eficientes hasta Superconductores de alta temperatura.
El forma de electronesLejos de ser una simple curiosidad, está emergiendo como una herramienta clave para diseñar el tecnología cuántica futura a nivel atómico.
El estudio se publica en Física de la naturaleza.
