Los electrones se mueven a trav\u00e9s de un material conductor como los viajeros en plena hora punta de Manhattan. Las part\u00edculas cargadas pueden empujarse y chocar entre s\u00ed, pero en su mayor parte no se preocupan por los dem\u00e1s electrones mientras avanzan, cada uno con su propia energ\u00eda.<\/p>\n
Pero cuando los electrones de un material quedan atrapados juntos, pueden establecerse exactamente en el mismo estado energ\u00e9tico y comenzar a comportarse como uno solo. Este estado colectivo, parecido a un zombi, es lo que se conoce en f\u00edsica como una \u201cbanda plana\u201d electr\u00f3nica, y los cient\u00edficos predicen que cuando los electrones est\u00e1n en este estado pueden comenzar a sentir los efectos cu\u00e1nticos de otros electrones y actuar de manera cu\u00e1ntica coordinada. Entonces pueden surgir comportamientos ex\u00f3ticos como la superconductividad y formas \u00fanicas de magnetismo.<\/p>\n
Ahora, los f\u00edsicos del MIT han atrapado con \u00e9xito electrones en un cristal puro. Es la primera vez que los cient\u00edficos consiguen una banda plana electr\u00f3nica en un material tridimensional. Con cierta manipulaci\u00f3n qu\u00edmica, los investigadores tambi\u00e9n demostraron que pod\u00edan transformar el cristal en un superconductor, un material que conduce electricidad con resistencia cero.<\/p>\n
El estado atrapado de los electrones es posible gracias a la geometr\u00eda at\u00f3mica del cristal. El cristal, que los f\u00edsicos sintetizaron, tiene una disposici\u00f3n de \u00e1tomos que se asemeja a los patrones tejidos en \"kagome\", el arte japon\u00e9s de tejer cestas. En esta geometr\u00eda espec\u00edfica, los investigadores descubrieron que, en lugar de saltar entre \u00e1tomos, los electrones estaban \"enjaulados\" y se asentaban en la misma banda de energ\u00eda.<\/p>\n Imagen: Cortes\u00eda de los investigadores.<\/p>\n<\/figcaption><\/figure>\n Los investigadores dicen que este estado de banda plana se puede lograr con pr\u00e1cticamente cualquier combinaci\u00f3n de \u00e1tomos, siempre que est\u00e9n dispuestos en esta geometr\u00eda 3D inspirada en Kagome. El resultados<\/a>que aparece hoy en Naturaleza<\/em>, proporcionan una nueva forma para que los cient\u00edficos exploren estados electr\u00f3nicos raros en materiales tridimensionales. Estos materiales podr\u00edan alg\u00fan d\u00eda optimizarse para permitir l\u00edneas el\u00e9ctricas ultraeficientes, bits cu\u00e1nticos de supercomputaci\u00f3n y dispositivos electr\u00f3nicos m\u00e1s r\u00e1pidos e inteligentes.<\/p>\n \"Ahora que sabemos que podemos hacer una banda plana a partir de esta geometr\u00eda, tenemos una gran motivaci\u00f3n para estudiar otras estructuras que podr\u00edan tener otra f\u00edsica nueva que podr\u00eda ser una plataforma para nuevas tecnolog\u00edas\", dice el autor del estudio Joseph Checkelsky, profesor asociado de f\u00edsica. .<\/p>\n Los coautores de Checkelsky en el MIT incluyen a los estudiantes graduados Joshua Wakefield, Mingu Kang y Paul Neves, y al posdoctorado Dongjin Oh, quienes son coautores principales; los estudiantes de posgrado Tej Lamichhane y Alan Chen; los postdoctorados Shiang Fang y Frank Zhao; el estudiante universitario Ryan Tigue; el profesor asociado de ciencia e ingenier\u00eda nuclear Mingda Li; y el profesor asociado de f\u00edsica Riccardo Comin, quien colabor\u00f3 \u200b\u200bcon Checkelsky para dirigir el estudio; junto con colaboradores de muchos otros laboratorios e instituciones.<\/p>\n Colocando una trampa 3D<\/strong><\/p>\n En los \u00faltimos a\u00f1os, los f\u00edsicos han atrapado electrones con \u00e9xito y han confirmado su estado electr\u00f3nico de banda plana en materiales bidimensionales. Pero los cient\u00edficos han descubierto que los electrones atrapados en dos dimensiones pueden escapar f\u00e1cilmente de la tercera, lo que hace que los estados de banda plana sean dif\u00edciles de mantener en 2D.<\/p>\n En su nuevo estudio, Checkelsky, Comin y sus colegas buscaron crear bandas planas en materiales 3D, de modo que los electrones quedaran atrapados en las tres dimensiones y cualquier estado electr\u00f3nico ex\u00f3tico pudiera mantenerse de manera m\u00e1s estable. Ten\u00edan la idea de que los patrones de Kagome podr\u00edan desempe\u00f1ar un papel.<\/p>\n![\"Animaci\u00f3n](\"https:\/\/news.mit.edu\/sites\/default\/files\/images\/inline\/3D-trap.gif\")