Un equipo de investigación conjunto de la Universidad de Rice ha descubierto evidencia directa de bandas electrónicas planas activas en el superconductor kagome CsCr₃Sb₅. Los resultados de esta investigación se publicaron en la revista Nature Communications. Este hallazgo proporciona una nueva dirección para el diseño de materiales cuánticos y podría impulsar el desarrollo futuro de la tecnología electrónica.
El estudio fue dirigido por el profesor Pengcheng Dai, el profesor asociado Ming Yi y el profesor Qimiao Si del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Rice, en colaboración con el Centro Nacional de Radiación Sincrotrón de Taiwán. Mediante las técnicas de espectroscopía de fotoelectrones resuelta en ángulo (ARPES) y dispersión inelástica resonante de rayos X (RIXS), el equipo observó que las bandas electrónicas planas presentes en el metal kagome basado en cromo participan activamente en la formación de estados cuánticos. Este material, que posee una estructura reticular bidimensional de triángulos compartidos por sus vértices, exhibe propiedades superconductoras bajo presión.
El profesor Pengcheng Dai declaró: "Los resultados confirman las predicciones teóricas y establecen una ruta viable para diseñar superconductividad exótica mediante ajustes químicos". Los datos experimentales muestran que, a diferencia del estado inerte en la mayoría de los materiales, las bandas electrónicas planas en el cristal CsCr₃Sb₅ participan directamente e influyen en las propiedades electromagnéticas del material. La investigación utilizó muestras de cristal de mayor tamaño y pureza, con un volumen 100 veces superior al de estudios anteriores.
El profesor asociado Ming Yi señaló: "Al identificar las bandas electrónicas planas activas, hemos confirmado una conexión directa entre la geometría de la red cristalina y los estados cuánticos". El profesor Qimiao Si añadió: "La coherencia entre los resultados de ARPES y RIXS indica que las bandas electrónicas planas no son meras espectadoras, sino participantes activas que moldean el paisaje electromagnético. Anteriormente, estas características solo existían en modelos teóricos".
El estudio contó con respaldo teórico obtenido mediante un modelo de red electrónica personalizado, que logró reproducir las características observadas. Zehao Wang, estudiante de posgrado de la Universidad de Rice y coautor principal, afirmó: "Obtener datos precisos requirió muestras de cristal excepcionalmente puras y de gran tamaño". Otro coautor principal, Yucheng Guo, destacó: "Este logro es el resultado de una colaboración multidisciplinaria que combina síntesis de materiales, caracterización espectroscópica y modelado teórico".
El estudio abre nuevas perspectivas para el diseño de superconductores, aislantes topológicos y dispositivos de espintrónica, demostrando el potencial de utilizar la geometría de la red kagome para modular el comportamiento electrónico.
