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Una expansión de nuestro conocimiento, en direcciones poco sospechadas

COLUMNA

Una expansión de nuestro conocimiento, en direcciones poco sospechadas

Por Adrián E. Feiguin*

“El problema de impurezas magnéticas en metales (conocido como el “problema de Kondo") tiene una historia fascinante de muchas décadas marcadas por el desarrollo de numerosos avances teóricos y computacionales, como el método del grupo derenormalización numérico usado en este trabajo. Las impurezas pueden ser imaginadas como pequeños momentos magnéticos que son apantallados por los electrones de conducción en el metal.

Este apantallamiento da a lugar a un comportamiento poco convencional de la resistencia, que sube, en lugar de bajar, cuando la temperatura desciende, como se esperaría de un metal. A pesar de que el fenómeno es bien entendido en ciertos casos paradigmáticos, nuevos avances tecnológicos (espectroscopia de efecto túnel) han hecho posible directamente medir el comportamiento interno de las impurezas en presencia de los electrones del metal.

Es más, estas técnicas hacen posible manipular el acoplamiento entre las impurezas y el substrato sobre el que se encuentran depositadas. Por ejemplo, en lo experimentos descritos en este trabajo, una molécula de ftalocianina es depositada sobre un substrato metálico de oro. Estas moléculas están formadas por un átomo central de hierro rodeado de nitrógeno y anillos aromáticos de carbono. Los electrones del átomo de hierro se encuentran fuertemente confinados y se comportan efectivamente como un momento magnético. En realidad, este momento magnético está formado por dos electrones en dos orbitales diferentes del hierro. La forma en que se acoplan al metal da lugar a lo que usualmente se refiere como efecto Kondo de dos canales.

Este trabajo apunta a describir resultados experimentales recientes en el contexto de una teoría muy novedosa. Los experimentos miden un comportamiento de la conductancia muy inusual, en el que una supresión de la conductancia aparece donde se esperaría un pico, y el pico emerge al aplicar un campo magnético. Varias teorías para explicar este fenómeno han sido propuestas, pero todas tienen puntos contenciosos o asumen hipótesis que no son consistentes con las condiciones del experimento o la estructura de la muestra.

El trabajo de Zitko y colaboradores ofrece una nueva perspectiva en el que toda la fenomenología de los experimentos puede ser claramente explicada con una teoría relativamente sencilla y sumamente elegante. Esta teoría se basa en la reciente observación teórica de Blesio, Manuel, Roura-Bas y Aligia de que los tratamientos de este problema omitieron ciertos términos topológicos que dan lugar a un concepto novedoso, el de “liquido de Fermi no-Landau”.

De acuerdo a esta teoría, el problema puede considerarse como un líquido de Fermi, cualitativamente similar a electrones libres no interactuantes. Sin embargo, no existiría manera continua de conectar el estado del sistema a uno de electrones libres. En este manuscrito, los autores presentan un tratamiento fenomenológico del problema agregando anisotropía en los acoplamientos para describir los experimentos con más fidelidad. Ayudados por métodos numéricos, demuestran cómo esta teoría puede describir todos los resultados experimentales con un tratamiento elegante y autocontenido, con una hipótesis sencilla, y sin tener que recurrir a suposiciones difíciles de justificar.

Los resultados representan la primera demostración experimental de esta teoría, expandiendo nuestro conocimiento de estos fenómenos cuánticos en direcciones poco sospechadas. Al mismo tiempo ofrecen un método experimental para poder manipular la conductancia del sistema al nivel de una sola molécula, lo cual se puede trasladar en interesantes aplicaciones tecnológicas.”

*Profesor Asociado del Departamento de Física de la Northeastern University, Boston, Estados Unidos.

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