Algunos materiales inherentemente desordenados muestran una conductividad inusual, a veces comportándose como aislantes y otras como conductores. Los físicos ahora han analizado la conductividad en una clase especial de materiales desordenados. Martin Puschmann de la Universidad Técnica de Chemnitz, Alemania, y sus colegas han demostrado quelos electrones en los materiales estudiados muestran una estructura espacial multifractal en la transición entre el comportamiento conductivo y aislante. Estos hallazgos acaban de ser publicados por in EPJ B .
Los materiales desordenados bajo escrutinio en este estudio consisten en redes de átomos que están conectados aleatoriamente, en contraste con la alineación regular de átomos dentro de un cristal. Se encuentran, por ejemplo, en sólidos amorfos como el vidrio y en biológicostejido hecho de un conjunto de células. La organización aleatoria de los átomos afecta dramáticamente la conductividad eléctrica a escala cuántica.
Para estudiar las características específicas de la conductividad eléctrica, los autores realizaron simulaciones por computadora a gran escala. Primero crearon redes modelo con átomos y conexiones posicionadas al azar. Luego calcularon la función que describe cómo se mueven los electrones en estas redes, conocidas como cuánticas-funciones de onda mecánicas. Si estas funciones de onda se extienden, el material es un conductor, si permanecen localizados, es un aislante.
Incidentalmente, hace más de cincuenta años, Philip Anderson demostró que las impurezas y los defectos pueden convertir materiales de conductores de estilo metálico en aislantes.
Cuando el material está justo en el umbral entre el conductor y el aislante, las funciones de onda de electrones tienen una estructura espacial muy peculiar, como muestran Puschmann y sus colegas. De hecho, son multi fractales, conjuntos entrelazados de diferentes fractales, cada uno con su propiodimensión. Al calcular y analizar el espectro de estas dimensiones, obtuvieron una huella digital de su estructura espacial. Esto, a su vez, abrió la puerta para comprender cómo el trastorno convierte el material de conductor en aislante.
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