Cuando un electrón marca la diferencia

Un nanotubo de carbono conectado a electrodos superconductores constituye un nuevo tipo de dispositivo electrónico cuyas propiedades dependen dramáticamente del número de electrones en el nanotubo, hasta el punto de cambiar significativamente dependiendo de si dicho número es par o impar
Desde su descubrimiento en 1991, los nanotubos de carbono no han dejado de
fascinar a químicos y físicos de todo el mundo.

Estas moléculas de forma  cilíndrica, cuyo radio es de unos pocos Amstrongs (diezmillonésima parte  de un milímetro) y cuya longitud puede alcanzar varias micras, poseen  propiedades mecánicas y eléctricas extraordinarias, lo que las ha convertido en candidatas ideales para formar parte de diversas aplicaciones en nanoelectrónica, óptica y ciencia de materiales en general. Desde un punto de vista más fundamental, los nanotubos de carbono han permitido estudiar una gran variedad de fenómenos físicos que tienen lugar en sistemas de tamaño nanométrico. De especial interés son aquellos que tienen lugar cuando se combinan los nanotubos con otro tipo de materiales para formar estructuras híbridas.

Así por ejemplo, cuando se conecta un nanotubo de carbono a dos electrodos superconductores, materiales que a muy bajas temperaturas no ofrecen resistencia al paso de la corriente eléctrica, se puede estudiar nuevos aspectos de fenómenos exóticos como el llamado efecto Josephson. Este efecto, que le valió el premio Nobel en 1973 a su descubridor el físico británico Brian D. Josephson, consiste en la posibilidad casi mágica de tener una corriente eléctrica (o supercorriente) en una unión superconductora sin necesidad de aplicar unvoltaje.

En los últimos dos o tres años diversos grupos de investigación han demostrado que en un nanotubo de carbono entre electrodos superconductores el efecto Josephson se puede controlar a voluntad dando lugar a la versión superconductora de un transistor, cuyas posibles aplicaciones se están comenzando a explorar.

En el trabajo publicado recientemente en la revista Physical Review Letters,
se ha estudiado un nuevo fenómeno que tiene lugar en este tipo de estructuras
nanotubo-superconductor. Un grupo de investigación de la UAM en colaboración con el grupo experimental del profesor Christian Schoenenberger de la universidad de Basilea (Suiza), ha descubierto que cuando se aplica un voltaje en estas nanoestructuras híbridas, la corriente eléctrica que circula depende de forma dramática del número de electrones que residen en el nanotubo y más concretamente de si dicho número es par o impar.

Este nuevo fenómeno de transporte se debe a una sutil interacción entre el espín (campo magnético de los electrones generado al girar sobre sí mismos) de los electrones en los nanotubos de carbono, propiedad que depende de su número, y los electrones de conducción en los superconductores. Este estudio es una nueva muestra de la versatilidad de los nanotubos de carbono como fuente casi inagotable de nuevos fenómenos físicos.