Por qué las moléculas zurdas y diestras conducen la corriente de manera diferente exprés
Una escalera de caracol marca el ritmo de los pasos: si un flujo de personas sube por ella, su movimiento se enrolla inevitablemente. Algo parecido ocurre en las moléculas helicoidales, como el ADN o algunas proteínas. Cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de una molécula así, los electrones no viajan en línea recta. Rodean las curvas de la cadena molecular, y ese movimiento circular genera un diminuto campo magnético: el momento orbital molecular.
Precisamente este vórtice magnético interno, como muestran los autores del nuevo trabajo, es el responsable de un antiguo enigma de la física: el efecto de selectividad de espín inducida por quiralidad (CISS). La esencia del efecto es simple: una molécula con giro a la izquierda deja pasar electrones con una dirección de espín (rotación propia) mejor que con la otra, y una molécula con giro a la derecha hace lo contrario. Antes se pensaba que todo dependía de los contactos de la molécula con los electrodos. Pero los experimentos insinuaban que el principal "filtro" es la propia molécula.
La nueva teoría relaciona la dirección de este momento con la quiralidad de la molécula: su "zurdidad" o "diestrez". El momento surge porque la trayectoria del electrón está curvada, como el cauce de un río. Esa curvatura actúa sobre el electrón de manera similar a un campo magnético. Como resultado, la resistencia de la molécula cambia según la magnetización de los contactos, incluso si el voltaje no cambia de signo. La teoría no viola las leyes fundamentales de simetría y predice nuevos efectos: por ejemplo, las curvas de corriente frente a voltaje para moléculas zurdas y diestras pueden cruzarse varias veces.
Así, un modelo basado en geometría simple y corriente explica una amplia gama de fenómenos, desde la magnetorresistencia hasta la anisotropía magnetoquiral eléctrica (dependencia de la conductividad con la dirección de la corriente y el campo magnético). La escalera de caracol dentro de la molécula resultó ser la clave para controlar los espines sin imanes externos.
El efecto CISS es tan fuerte que en algunas moléculas se puede lograr una polarización de espín de los electrones de casi el 100 por ciento, como en un filtro magnético perfecto, pero sin voluminosos imanes.