En la vida cotidiana, los electrones que componen un fluido, como el aire o el agua, se deslizan ca\u00f3ticamente a trav\u00e9s de la materia. Pero hace m\u00e1s de 90 a\u00f1os, el aclamado f\u00edsico Eugene Wigner predijo matem\u00e1ticamente que a muy baja temperatura y densidad, el movimiento de los electrones se detendr\u00eda y se congelar\u00eda en su lugar para formar lo que \u00e9l denomin\u00f3 ‘hielo de electrones’, evidencia de que existe hielo de electrones, nadie hab\u00eda podido imaginarlo, hasta ahora.<\/p>\n\n\n\n
El patr\u00f3n en forma de alas de mariposa que se ve arriba es la primera imagen de un llamado “cristal Wigner”, que estaba intercalado entre dos capas semiconductoras muy delgadas, como se ve a trav\u00e9s del “ojo” de un microscopio de efecto t\u00fanel (STM). El espacio entre los electrones individuales que puede ver en la imagen es aproximadamente 100 veces mayor que la separaci\u00f3n de \u00e1tomos en las l\u00e1minas de semiconductores.<\/p>\n\n\n\n
El avance fue logrado por investigadores de la Universidad de California en Berkeley, la Universidad de Cornell, la Universidad Estatal de Arizona y el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales en Tsukuba, Jap\u00f3n, pero esta no fue una tarea f\u00e1cil. Con el fin de persuadir a los electrones de flujo libre para que formen hielo de electrones, los f\u00edsicos colocaron capas de un solo \u00e1tomo de disulfuro de tungsteno y diselenuro de tungsteno, dos semiconductores muy similares, muy cerca uno del otro. Se aplic\u00f3 un campo el\u00e9ctrico para reducir la densidad de electrones entre las dos capas, de modo que otros electrones no causen perturbaciones. Finalmente, toda la configuraci\u00f3n se enfri\u00f3 a unos 5 grados Kelvin, que est\u00e1 cerca del cero absoluto. Cuando la temperatura es tan baja, el movimiento de los electrones casi se detiene, manteni\u00e9ndolos perfectamente en su lugar para una bonita foto familiar.<\/p>\n\n\n\n
El desaf\u00edo final fue la obtenci\u00f3n de im\u00e1genes del cristal, que se “derret\u00eda” cada vez que los cient\u00edficos encend\u00edan el STM. Se encontr\u00f3 una soluci\u00f3n: cubrir todo el dispositivo experimental con una hoja de grafeno, que act\u00faa como un papel fotogr\u00e1fico que registra la ubicaci\u00f3n de cada electr\u00f3n individual.<\/p>\n\n\n\n
Cuando se encendi\u00f3 el STM esta vez, la hoja de grafeno se grab\u00f3 con la ubicaci\u00f3n de electrones perfectamente ordenados, perfectamente dispuestos en una rejilla en forma de panal, una estructura t\u00edpica de los cristales. Es una medida indirecta, pero que prueba sin lugar a dudas que los cristales de Wigner existen.<\/p>\n\n\n\n
La estructura ordenada se debe a las fuerzas repulsivas electrost\u00e1ticas entre los electrones cargados negativamente y al hecho de que la energ\u00eda cin\u00e9tica de las part\u00edculas es menor que su energ\u00eda repulsiva. Los f\u00edsicos llaman a esto un sistema de electrones poderosamente correlacionados.<\/p>\n\n\n\n