Los físicos del MIT han descubierto cristales de moiré que simulan materiales cuánticos en cuatro dimensiones. Estos electrones se comportan de manera inusual, actuando como si pudieran teletransportarse a una dimensión espacial perpendicular a nuestra realidad perceptible.
Este fenómeno, conocido como túnel cuántico, permite a los electrones en los cristales de moiré saltar a una cuarta dimensión. Aunque el túnel cuántico puede parecer mágico, es un comportamiento común en el mundo cuántico y tiene aplicaciones en circuitos superconductores.
Investigación y descubrimientos
Un reciente estudio publicado en la revista Nature describe una técnica escalable para producir materiales de moiré de alta calidad. Este avance supera un obstáculo en las aplicaciones electrónicas de próxima generación. Los electrones en estos cristales actúan como si pudieran teletransportarse a través de una cuarta dimensión, lo que abre nuevas posibilidades para la superconductividad y propiedades topológicas.
Los autores principales del estudio son Kevin Nuckolls y Nisarga Paul, junto con el autor correspondiente Joe Checkelsky, profesor de física en el MIT. También participaron coautores como Alan Chen, Filippo Gaggioli, Joshua Wakefield y Liang Fu, junto con colaboradores de la Universidad de Harvard y otros.
Creación de materiales de moiré
Para crear un material de moiré, los físicos utilizan materiales bidimensionales (2D) como el grafeno. Combinando diferentes láminas de estos materiales, se generan patrones de interferencia que forman lo que se conoce como superredes de moiré. Estos patrones son fundamentales para el diseño y control de propiedades de materiales cuánticos.
A lo largo de más de una década, los materiales de moiré han transformado la investigación en la física de materiales. Investigadores del MIT han sido pioneros en el uso de nuevas técnicas para fabricarlos. En 2014, descubrieron que los electrones en materiales de moiré forman un fractal cuántico conocido como la mariposa de Hofstadter.
En su nuevo estudio, Checkelsky y su equipo han desarrollado un método que permite generar materiales de moiré en grandes cantidades, evitando los laboriosos pasos tradicionales. Su técnica utiliza rutas de síntesis química que permiten crecer cristales de moiré de alta calidad.
“Es increíble para nuestro equipo haber realizado este descubrimiento de materiales en el MIT”, afirma Nuckolls. “Los materiales de moiré se han convertido en un enfoque central en la investigación de materiales cuánticos”.
Los hallazgos indican que los materiales de moiré crecidos de forma natural son casi perfectos y altamente reproducibles, lo que demuestra un posible camino escalable hacia su uso en tecnologías electrónicas de próxima generación.
