Inclinado sobre una mesada de f\u00f3rmica blanca, el f\u00edsico peruano Juan Medina Pantoja pega una cinta adhesiva en una de las caras de un bloquecito plateado cuadrangular de tama\u00f1o menor que la u\u00f1a de un pulgar. El material que sostiene entre sus dedos es una muestra de grafito ultra puro, que s\u00f3lo en ciertas condiciones se comporta como un metal. Producido a temperaturas alt\u00edsimas, cercanas a las encontradas en las regiones m\u00e1s profundas del planeta, \u00e9ste es el grafito pirol\u00edtico altamente orientado, llamado as\u00ed a causa de su estructura: los \u00e1tomos de carbono se ordenan en hex\u00e1gonos regulares como los alv\u00e9olos de una colmena y forman capas de un \u00e1tomo de espesor, las hojas de grafeno, que se superponen unas sobre otras.<\/p>\n
Capas m\u00e1s finas Conductor o aislante Efecto Hall Resistencia variable A los saltos Misterio Superconductividad Como un im\u00e1n
\n<\/strong>Medina retira lentamente la cinta y despega una pel\u00edcula de grafito con unas pocas capas de grafeno. Inmediatamente, pega esa muestra entre dos l\u00e1minas de vidrio que secar\u00e1n bajo el efecto de una luz muy fuerte. Fue m\u00e1s o menos as\u00ed, a comienzos de este a\u00f1o, que verific\u00f3 la posibilidad de reducir a\u00fan m\u00e1s el espesor de las muestras de grafito. Bajo esa temperatura, los \u00e1tomos de carbono comienzan a desprenderse del grafito y a combinarse con ox\u00edgeno del aire, formando di\u00f3xido de carbono, explica el f\u00edsico Yakov Kopelevich, coordinador del laboratorio del Instituto de F\u00edsica de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), en S\u00e3o Paulo, donde Medina es investigador. Al acrecentar la etapa de secado, Kopelevich y Medina creen haber encontrado una forma de obtener l\u00e1minas de grafito a\u00fan m\u00e1s delgadas que las obtenidas con la utilizaci\u00f3n de la cinta adhesiva.<\/p>\n
\n<\/strong>Pero los avances de ese equipo no se restringen a esa refinada colada. Como resultado de las investigaciones que contaron con una inversi\u00f3n de 1 mill\u00f3n de reales por parte de la FAPESP y del Consejo Nacional de Investigaci\u00f3n y Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq), Kopelevich y dos alumnos, Medina y Robson Ricardo da Silva, identificaron propiedades el\u00e9ctricas y magn\u00e9ticas que jam\u00e1s se imagin\u00f3 que el grafito pudiera presentar y que ayudan a comprender por que el grafito puede comportarse ora como un metal, y conducir la electricidad, ora como un material aislante.<\/p>\n
\n<\/strong>Una de esas propiedades es el denominado Efecto Hall Cu\u00e1ntico, que coordina el movimiento de part\u00edculas el\u00e9ctricamente cargadas \u00a0en el caso del grafito, los electrones \u00a0en superficies planas. Descubierto por Klaus von Klitzing, f\u00edsico del Instituto Max Planck que recibi\u00f3 el premio Nobel en 1985 por cuenta de ese descubrimiento, ese efecto es la versi\u00f3n para el mundo microsc\u00f3pico de un fen\u00f3meno identificado un siglo antes por el f\u00edsico norteamericano Edwin Hall. Hall observ\u00f3 el efecto que lleva su nombre al aplicar un campo magn\u00e9tico a una barra conductora atravesada por una corriente el\u00e9ctrica. El campo magn\u00e9tico, perpendicular a la corriente, causa un desv\u00edo en la trayectoria de los electrones, que se acumulan en una de las extremidades de la barra, generando un campo el\u00e9ctrico en direcci\u00f3n transversal al de la corriente.<\/p>\n
\n<\/strong>Hall reuni\u00f3 esos conceptos, bastante abstractos para la mayor\u00eda de las personas, en una ecuaci\u00f3n de apenas tres t\u00e9rminos que prev\u00e9 como var\u00eda la capacidad de un material para conducir corriente el\u00e9ctrica, en la medida en que se altera la intensidad del campo magn\u00e9tico. Utilizada por los f\u00edsicos en la investigaci\u00f3n de las propiedades el\u00e9ctricas y magn\u00e9ticas de metales o semiconductores, esa ecuaci\u00f3n demuestra que la resistencia Hall crece de modo continuo con el campo magn\u00e9tico. Pero este fen\u00f3meno s\u00f3lo se verifica para objetos macrosc\u00f3picos, en los cuales, las part\u00edculas el\u00e9ctricamente cargadas se mueven en las tres dimensiones profundidad, largura, y altura. En el universo de las part\u00edculas, regido por las leyes de la f\u00edsica cu\u00e1ntica, poco comprendidas a\u00fan por los mismos especialistas, todo es diferente.<\/p>\n
\n<\/strong>Cuando los f\u00edsicos someten un material cualquiera a bajas temperaturas y al influjo de un campo magn\u00e9tico, el aumento de intensidad de ese campo ocasiona que la resistencia Hall crezca en saltos proporcionales, permaneciendo constante entre un aumento y otro. Ese fen\u00f3meno toma la forma de gr\u00e1ficos que recuerdan los tramos de una escalera intercalados con descansos o plataformas. Fue ese patr\u00f3n de aumento de la resistencia Hall como consecuencia de la variaci\u00f3n del campo magn\u00e9tico, lo que el equipo de Kopelevich detect\u00f3 en el grafito y lo public\u00f3 en forma detallada en un art\u00edculo en la Physical Review Letters. La resistencia al paso de la corriente el\u00e9ctrica entre una l\u00e1mina y otra de grafeno es 100 mil veces superior a la resistencia a lo largo del plano, dice Kopelevich, quien hace 13 a\u00f1os cambi\u00f3 su trabajo en el Instituto F\u00edsico-T\u00e9cnico de A. F. Ioffe, en la helada San Petersburgo, en Rusia, por el calor bochornoso de Campinas. Ni siquiera los f\u00edsicos, quienes dos d\u00e9cadas atr\u00e1s imaginaban haber descubierto todo respecto del grafito, esperaban esos resultados. Resulta sorprendente que el Efecto Hall Cu\u00e1ntico haya sido observado en el grafito, comenta Douglas Galv\u00e3o, de Unicamp, quien estudia las propiedades de otro material compuesto por carbono, los nanotubos, conformados por l\u00e1minas de grafeno enrolladas.<\/p>\n
\n<\/strong>A\u00fan no se sabe con certeza por que el Efecto Hall cu\u00e1ntico, anteriormente observado en el silicio y en otros materiales semiconductores, tambi\u00e9n se presenta en el grafito sometido a temperaturas de alrededor de \u00a0-200 \u00baC y a campos magn\u00e9ticos razonablemente intensos. Una explicaci\u00f3n proviene de la propia estructura at\u00f3mica del grafeno, cuyos electrones, en esas condiciones, s\u00f3lo pueden moverse en dos dimensiones. Los electrones responsables por la conducci\u00f3n de corriente el\u00e9ctrica se localizan ligeramente arriba y debajo del plano de los \u00e1tomos de carbono, situados en los v\u00e9rtices de los hex\u00e1gonos y unidos unos a otros por la interacci\u00f3n entre los dem\u00e1s electrones. En el grafito, las l\u00e1minas de grafeno se encuentran d\u00e9bilmente unidas unas con otras \u00a0por ello se desprenden f\u00e1cilmente y dejan un trazo ceniciento cuando un prosaico l\u00e1piz corre sobre un papel.<\/p>\n
\n<\/strong>En otro art\u00edculo de la Physical Review Letters, Kopelevich e Igor Lukyanchuk, de la Universidad de Picardie Jules Verne, en Francia, revelaron otra propiedad del grafito. Variando la intensidad del campo magn\u00e9tico, constataron que los electrones libres de ese material exhiben un comportamiento at\u00edpico, descrito por ecuaciones de f\u00edsica cu\u00e1ntica desarrolladas en 1928 por el f\u00edsico ingl\u00e9s Paul Dirac: esos electrones se mueven como part\u00edculas sin masa, en modo semejante al de las part\u00edculas de luz, los fotones. En 2005, Andre Geim, en Inglaterra, y Philip Kim, en Estados Unidos, observaron en l\u00e1minas de grafeno ese mismo efecto. Los resultados obtenidos por el equipo de Unicamp y publicados en 2003 tambi\u00e9n indican la relaci\u00f3n entre el Efecto Hall Cu\u00e1ntico y la superconductividad.<\/p>\n
\n<\/strong>De hecho, Kopelevich, Sergio Moehlecke, Jos\u00e9 Henrique Spahn Torres y Vladislav Lemanov hab\u00edan descrito la superconductividad en el grafito puro, seis a\u00f1os antes en la Physics of the Solid State. Ese efecto necesita ser confirmado, pero reitera la posibilidad de que ese material pueda obtener otras aplicaciones tecnol\u00f3gicas: Kopelevich tambi\u00e9n verific\u00f3 que el grafito, en condiciones espec\u00edficas, puede funcionar como un im\u00e1n.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Cinco siglos despu\u00e9s de su descubrimiento, el grafito sorprende a los f\u00edsicos con sus propiedades el\u00e9ctricas y magn\u00e9ticas poco comunes.","protected":false},"author":16,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[105],"class_list":["post-80536","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80536","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=80536"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80536\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=80536"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=80536"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=80536"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=80536"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}