Un equipo del Instituto de Física Química de Lanzhou, en China, ha observado por primera vez fricción cuántica entre dos materiales sólidos, al estudiar el comportamiento del grafeno plegado a escala nanométrica.
El hallazgo se produjo cuando los investigadores manipularon hojas ultrafinas de grafeno, un material formado por una sola capa de átomos de carbono, utilizando una punta de microscopía de fuerza atómica, en condiciones de temperatura extremadamente baja.
En lugar de aumentar la resistencia, como predicen las leyes clásicas, algunos pliegues más gruesos del material mostraron menos fricción al deslizarse, según publica este mes la revista Nature Communications.El fenómeno, de acuerdo al equipo, está vinculado a cómo la tensión interna inducida por el doblado modifica el comportamiento de los electrones.
Esa deformación reorganiza la estructura electrónica del grafeno y genera niveles de energía discretos, conocidos como pseudoniveles de Landau, que dificultan la disipación de energía en forma de calor.Los investigadores midieron ese efecto observando que el tiempo de enfriamiento de los electrones aumentó de 0,32 a 0,49 picosegundos entre bordes expuestos y bordes doblados, una señal de menor pérdida energética.
La fricción cuántica no surge por contacto físico directo, sino por la respuesta de los electrones al movimiento cercano de otra superficie, generando resistencia mediante interacciones de campo eléctrico.Los autores consideran que esta observación podría abrir la puerta al diseño de dispositivos nanométricos de alta eficiencia, aprovechando las propiedades del grafeno para reducir el desgaste y el consumo energético en aplicaciones tecnológicas avanzadas.
El equipo de Lanzhou desarrolló su propio sistema experimental criogénico para estudiar estos efectos y ha trabajado en el proyecto desde 2021.En 2023, otro estudio internacional con participación española ya había demostrado la existencia de fricción cuántica, aunque en una interfaz entre grafeno y agua, es decir, entre un sólido y un líquido.