Noemí Gonzáles D.(Química)

Ciencia de los Materiales

Un semiconductor ultrapuro permite estados exóticos de la materia

Se ha logrado crear con éxito una versión ultrapura de un semiconductor que permite nuevos estados de la materia y que podría tener aplicaciones en la computación cuántica.

El material, arseniuro de galio, se usa para observar estados en los cuales los electrones ya no obedecen a las leyes de la física de partículas individuales, sino que en cambio están gobernados por sus interacciones mutuas.

Este avance, obra del equipo del físico Michael Manfra de la Universidad Purdue, proporciona nuevos y esclarecedores datos sobre algunas cuestiones de la física.

Los estados exóticos como el descrito, en el que los electrones dejan de comportarse del modo asumido por el modelo estándar de la física del estado sólido, están más allá de dicho modelo, y constituyen la frontera entre lo que entiende y lo que no entiende la ciencia actual. Esos estados exóticos no existen en la mayoría de los materiales estándar, sino sólo bajo condiciones especiales y en cristales semiconductores ultrapuros de arseniuro de galio.

La computación cuántica se basa en usar el comportamiento de los electrones en la mecánica cuántica para crear una nueva forma de almacenar y procesar información de forma más rápida, más potente y más eficiente que en la computación clásica.

Si se logra aprovechar ese comportamiento exótico de los electrones en un semiconductor, eso podría ser la base de un método viable para construir una computadora cuántica. Por supuesto, esta línea de investigación sólo está en sus primeras fases, y hay un largo camino por recorrer antes de que esa posible aplicación práctica se vuelva factible.

Manfra y su equipo de investigación diseñaron y construyeron un equipamiento especial que permite fabricar materiales semiconductores ultrapuros con una precisión formidable. La estructura base de estos materiales es una retícula perfectamente alineada de átomos de galio y de arsénico. Gracias a sus cualidades especiales, es viable la captura de electrones en un plano bidimensional, impidiéndoles moverse en tres dimensiones y limitando su movimiento a sólo direcciones tales como adelante, atrás, izquierda y derecha.

Para conseguir estados como ese, se necesita además enfriar los electrones a temperaturas sumamente bajas, y otro requisito es aplicar un campo magnético con las propiedades adecuadas.