Se ha observado por primera vez el orbitón en un aislante Mott unidimensional

Fuente: Francis (th)E Mule

En un medio unidimensional un electrón se comporta como si fuera la superposición de tres cuasipartículas que se mueven de forma independiente; cada una de ellas está asociada a sus números cuánticos de espín, carga y momento angular, por ello se llaman espinón, cargón (u holón) y orbitón. Hace 15 años se observaron el espinón y el cargón; hoy se publica en Nature la primera observación del orbitón. Schlappa y sus colegas han observado orbitones en un óxido de cobre (Sr₂CuO₃) que contiene cadenas unidimensionales de moléculas de óxido de cobre (CuO₃); los electrones de valencia pueden residir en las capas electrónicas de tipo 3d de los átomos de cobre centrales de la cada molécula. En un átomo libre hay cinco orbitales 3d, todos degenerados (todos con la misma energía), pero mediante iluminación por rayos X se puede lograr que se rompa esta degeneración. Si la irradiación es la adecuada, Schlappa y sus colegas han mostrado que los estados resultantes se dividen en dos fragmentos independientes, que se mueven en direcciones opuestas. Cuando se comparan sus propiedades con las estimaciones teóricas (desarrolladas hace más de 10 años) se observa que uno se porta como un espinón y el otro como un orbitón. Este último es la primera vez que se observa de forma clara e indiscutible. ¿Para qué pueden servir los orbitones? Se cree que estas cuasipartículas que solo existen en medios unidimensionales podrán tener aplicaciones en microelectrónica de alta integración permitiendo el desarrollo de cables integrados formados por un ristra de átomos (cuyo comportamiento está regido por las leyes de la física cuántica). Nos lo ha contado Ralph Claessen, “Solid-state physics: Electrons do the split,” Nature, Published online 18 April 2012, que se hace eco del artículo técnico de J. Schlappa et al., ”Spin–orbital separation in the quasi-one-dimensional Mott insulator Sr₂CuO₃,” Nature, Published online 18 April 2012.

PS: Zeeya Merali, “Not-quite-so elementary, my dear electron. Fundamental particle ‘splits’ into quasiparticles, including the new ‘orbiton’,” Nature News, 18 April 2012.