Un cristal es como una formación de soldados en la plaza: cada átomo en su lugar y los electrones marchan en ondas regulares. Un material amorfo es como una multitud en una estación de tren, donde no hay ningún orden, solo un amontonamiento. En esa multitud, un electrón normalmente se atasca rápido, como una persona que intenta abrirse paso entre una masa densa de gente.
En el nuevo experimento, tomaron una lámina bidimensional de átomos de carbono unidos en una red desordenada: carbono amorfo monocapa. Y midieron cómo se distribuyen los estados electrónicos. A bajas energías, los electrones efectivamente quedan atrapados: sus ondas se atenúan después de unos pocos átomos. Pero en el centro de la banda de energía, justo en energía cero, surge un estado extraño: el electrón no está ligado a un lugar, pero tampoco se propaga como en un cristal. Se parece a un nadador en el mar, donde las olas se dispersan y convergen caóticamente, creando zonas de agua tranquila y áreas de corriente fuerte.
Los autores sugieren que este estado está protegido por una simetría oculta que se conserva incluso en el desorden total. En matemáticas se describe mediante el término topológico de Wess-Zumino-Witten, pero la idea es más simple: en la red de enlaces sp² del carbono, sobrevive aleatoriamente una especie de quiralidad. Es como si en una multitud cada persona solo pudiera girar en una dirección. Esa condición es suficiente para que los electrones no se atasquen en el centro del espectro.
El trabajo muestra por primera vez que incluso en un sistema bidimensional totalmente desordenado puede existir un punto crítico donde los electrones son casi libres. Antes, algo similar solo se había visto en cristales con impurezas, donde todavía hay orden. Aquí no hay orden en absoluto, y aun así sobrevive una isla de conductividad.
El carbono amorfo monocapa es el mismo carbono que el del grafito o el grafeno, pero sus átomos están dispuestos sin ningún patrón, como monedas esparcidas. Aun así, sigue siendo resistente y flexible, y sus propiedades electrónicas se pueden ajustar mediante el grado de desorden.