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La sorpresa cuántica del grafeno

Un equipo de físicos de EE.UU. y Alemania han descubierto una nueva característica del grafeno. Este material, que se ha convertido en una especie de “estrella” para los científicos -que le encuentran todos los días alguna aplicación nueva- parece poseer una  característica conocida como “efecto Hall cuántico fraccionario”, diferente a todo lo observado en los materiales convencionales.   El hallazgo, dicen, podría ayudar a desarrollar los ordenadores cuánticos en el futuro.

¿Hay algo que no pueda hacer el grafeno? En parte, como hemos explicado a menudo en NeoTeo, por que sus propiedades son realmente extraordinarias y en parte por que se ha convertido en un tema “de moda” entre los físicos, el grafeno es noticia prácticamente todos los días. Miles de laboratorios alrededor del mundo se encuentran trabajando con este material, buscando aplicaciones prácticas (y rentables patentes) por lo que no es extraño que periódicamente se le descubran nuevas propiedades. Uno de los últimos hallazgos proviene de un equipo de físicos de EE.UU. (Universidad de Harvard ) y Alemania (Instituto Max-Planck de Física del Estado Sólido), liderados por Amir Yacoby, que ha descubierto en el grafeno lo que llaman “efecto Hall cuántico fraccionario” (FQHE, por fractional quantum Hall effect).

Aunque, como imaginarás, el FQHE no es demasiado fácil de comprender (salvo que tengas una sólida base científica), pero se puede explicar utilizando términos sencillos. Este efecto tiene lugar cuando los portadores de carga (básicamente electrones) se encuentran confinados en un espacio 2D y son atravesados perpendicularmente, a lo largo del eje Z, por un campo magnético. El grafeno, como ya hemos explicado alguna vez, es una retícula bidimensional de átomos, por lo que era un buen candidato para buscar en él este efecto. Cuando se induce una corriente a lo largo del eje X de esta malla, aparece una tensión -denominada tensión de Hall– en la dirección Y. A temperaturas muy bajas, esta tensión se cuantifica en etapas diferentes o estados Hall. El FQHE difiere del efecto Hall cuántico entero más conocido. Aparece como resultado de las interacciones fuertes que se producen entre los electrones, provocando que estos portadores de carga se comportan como cuasi-partículas, con una carga que es una fracción de la de un electrón. Estas cuasi-partículas de carga fraccionada  son las responsables del FQHE y, posiblemente, una característica muy útil para el desarrollo de futuros ordenadores cuánticos.

El trabajo, que fue publicado en la última edición de Science, se basó en un transistor de un solo electrón (SET, por single-electron transistor). Este dispositivo se utilizó como si fuese un sensor capaz de determinar las brechas de energía que se produjeron en el material. Además de producir el mencionado FQHE, las interacciones fuertes suelen provocar importantes fenómenos colectivos, tales como la superconductividad, la superfluidez y el magnetismo. Por lo tanto, los trabajos científicos destinados a mejorar nuestra comprensión sobre estas interacciones tienen una gran importancia para la ciencia.

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Escrito por Ariel Palazzesi

11 Comments

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  1. o.O "…pero se puede explicar utilizando términos sencillos"
    La verdad si entendí un poco, pero de sencillo nada.
    Por otra parte, tal parece que el grafeno, como se ve ahora, sera la respuesta a muchas cosas en un futuro cercano, solo espero que no monopolicen su uso,o lo que es lo mismo, ojala que apple no lo patente jejejeje.

  2. yo solo me pregunto hasta cuando vamos a ver un producto de consumo comercial hecho de grafeno. sigo esperando. y si lo hubiere mencionenme cual o cuales ahy.

    • #4

      Sigue siendo caro producirlo en grandes cantidades. Esa es la barrera a superar. Sin mencionar que se tienen que agotar los productos en espera basados en el silicio. La Ley de Moore no consideró la economia con un freno.

    • #4 A ver… investigo y te paso datos… Lo necesitas para investigación cuántica?. Aclaramelo, para ver como puedo orientarte.
      Si no, confirmame al menos que eres argentino, así sabré orientarte mejor.
      Si es para mascar, te recomiendo mejor los chicles bazooka.

  3. Muy interesante, a ver si entendí, si en lugar de mover portadores(electrones) eres capaz de detectar fracciones de carga, esto hace que requieras mucho menos energía para procesamiento digital, por ende menor disipación de calor y mayor capacidad de procesamiento. Excelente.

  4. Me gustaría poder dedicar parte de mis impuestos en investigación de cosas así. Para los que vivís en américa latina, que sepáis que las cosas en España respecto a la ciencia son muuuuuuuuuuuy tristes, de ahí mi comentario.

  5. Hay algo para lo que no sirva el grafeno? Dentro de poco vamos a ver cosas como "La dieta del grafeno del Dr. Carbonilla"

    Supongo que antes de verlo en muchos productos diarios primero nos vamos a llenar de aluminio, fibra de carbono, etc. y luego y luego vendra el grafeno.. mientras a seguir soñando 🙂

  6. Muy interesante, la verdad hace un año atrás que supe de la existencia del grafeno por unos compañeros de la facultad, y al día de hoy me sorprende las cosas que se puede hacer con esté.

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