El arseniuro de calcio (CaAs₃) muestra coherencia cuántica más allá del límite teórico Mott–Ioffe–Regel, un fenómeno que podría replantear las fronteras entre metal y aislante.
En un hallazgo que desafía los límites establecidos de la física del estado sólido, un equipo internacional de investigadores ha observado oscilaciones cuánticas en un material con comportamiento aislante, algo que hasta ahora se consideraba prácticamente imposible. El estudio, publicado en National Science Review (diciembre de 2024), describe cómo el compuesto arseniuro de calcio (CaAs₃) conserva señales de coherencia electrónica incluso en un régimen donde los portadores de carga deberían perderla por completo.
El límite que no era tal
Las llamadas oscilaciones cuánticas de Shubnikov–de Haas son un fenómeno característico de los metales y semimetales: cuando se aplica un campo magnético intenso, los electrones circulan en órbitas discretas y la resistividad del material oscila de forma periódica.
En los aislantes, sin embargo, la movilidad electrónica es tan baja que estas oscilaciones desaparecen. Ese comportamiento viene definido por el límite de Mott–Ioffe–Regel (MIR), una frontera teórica que marca el punto donde la longitud libre media de los electrones se vuelve comparable a su propia longitud de onda.
El CaAs₃, sometido a campos de hasta 45 teslas y temperaturas criogénicas, violó esa expectativa: pese a exhibir un aumento de resistividad típico de un aislante, las mediciones revelaron oscilaciones cuánticas bien definidas. En otras palabras, los electrones conservaron parte de su coherencia cuántica en un entorno donde no deberían hacerlo.
Una explicación en construcción
Los autores del estudio sugieren que el fenómeno podría deberse a la presencia de una singularidad de van Hove y a un borde de movilidad cercano al nivel de Fermi, factores que permitirían que algunos portadores mantuvieran coherencia cuántica incluso cuando la mayoría se localiza.
Aun así, el mecanismo exacto sigue sin aclararse, y los investigadores advierten que el hallazgo no implica que se hayan roto las leyes fundamentales de la física. Más bien, redefine hasta dónde pueden mantenerse los efectos cuánticos en materiales que se creían fuera de su alcance.
Qué implica para la ciencia y la tecnología
Si se confirma, este resultado obligará a replantear los modelos que describen la transición entre estados metálicos y aislantes, un tema central en la física de materiales.
También abre la posibilidad de diseñar nuevos compuestos con coherencia cuántica en regímenes extremos, útiles en electrónica avanzada, sensores magnéticos o dispositivos cuánticos de baja densidad de carga.
Prudencia ante el entusiasmo
Aunque algunos titulares han calificado el descubrimiento como “un cambio en las reglas de la física”, los expertos insisten en la prudencia: las leyes siguen siendo las mismas, lo que cambia son los límites prácticos donde las observamos actuar.
El caso del CaAs₃ demuestra, una vez más, que incluso los principios más consolidados pueden tener bordes difusos —y que en esos márgenes se gestan los avances más interesantes.
