Una lámina de grafeno de un átomo de espesor es como un mantel perfectamente liso sobre el que ruedan bolitas electrónicas. Coloca una barrera eléctrica en el camino de esas bolitas y, normalmente, rebotarán hacia atrás. Pero en el grafeno todo es diferente: bajo ciertas condiciones, los electrones atraviesan la barrera sin siquiera notarla, como si fuera una pared de niebla.
Los autores del nuevo estudio examinaron un modelo bidimensional de electrones en grafeno bajo la acción de un campo eléctrico ajustable. Este campo puede transformarse gradualmente de una barrera continua a una cadena de obstáculos individuales. Resultó que en este sistema surge la tunelización super-Klein: el paso completo de partículas sin reflexión. El secreto está en que el modelo está matemáticamente conectado con el movimiento libre de partículas: la barrera parece desaparecer para electrones con una energía determinada.
Esta conexión se pudo observar gracias a los métodos de la mecánica cuántica supersimétrica, una elegante herramienta matemática que permite reformular un problema complejo en uno más simple. Además, el modelo posee invariancia de escala: si se cambian las dimensiones del sistema, la física no cambia. Y para partículas con una energía específica, el potencial se vuelve completamente invisible. Los autores discuten cómo implementar este sistema en un experimento, por ejemplo, mediante compuertas que creen el campo eléctrico adecuado sobre el grafeno.
Este transporte "invisible" de electrones podría ser útil en la electrónica del futuro: si las partículas no se dispersan en los obstáculos, los dispositivos funcionarán más rápido y con menos pérdidas. La lámina de grafeno vuelve a ser un mantel mágico, pero ahora para maravillas cuánticas.
El grafeno es el material más delgado del mundo: una lámina del tamaño de un campo de fútbol pesaría menos de un gramo.
La idea de barreras invisibles recuerda a los escudos de fase de "Star Trek", que dejan pasar unas partículas y detienen otras.