Un equipo internacional de investigadores ha construido cadenas cuánticas de espín a partir de carbono y ha aportado pruebas experimentales de la fase Haldanae, uno de los modelos más importantes del magnetismo cuántico. El desarrollo se logró bajo la dirección de Empa y el Laboratorio Ibérico Internacional de Nanotecnología. Utilizando microscopía de efecto túnel de barrido, el equipo aportó pruebas experimentales de la fase Haldane, predicha por primera vez en 1983 por F.D.M. Haldane, uno de los tres ganadores del Premio Nobel de Física 2016.
En concreto, Haldane predijo que una cadena de bloques de construcción de espín 1 debería "fraccionarse" para que las últimas unidades se comporten como objetos de espín ½. Mediante una combinación de química orgánica y química de superficies en un vacío ultraalto, se fabricaron cadenas unidimensionales de espín de carbono a partir de trianguleno, una molécula de hidrocarburo con espín 1. La investigación de sus excitaciones magnéticas sobre una superficie de oro mostró que los eslabones más externos de las cadenas de trianguleno presentaban las llamadas resonancias Kondo, una huella espectroscópica característica de los objetos cuánticos de espín-½ en contacto con una superficie metálica.
Representación esquemática de una cadena cuántica de espín de trianguleno examinada en una superficie de oro con la punta afilada de un microscopio de efecto túnel de barrido. Cada unidad de trianguleno tiene un espín total de 1, pero las correlaciones cuánticas en la cadena conducen al fraccionamiento del espín, de modo que los triangulenos terminales tienen un espín de ½. Imagen: Empa
Además de investigar las cadenas lineales de espín, los científicos también se centran en las redes bidimensionales de imanes cuánticos, prometedoras plataformas materiales para la computación cuántica.
