En el laboratorio de la Universidad de California en Los Ángeles, un aminoácido común ayudó inesperadamente a un material cuántico a conservar un comportamiento ordenado especial de los electrones a una temperatura que antes se consideraba inalcanzable. Se trata del disulfuro de tantalio, un material formado por capas ultradelgadas de apenas tres átomos de grosor. A temperaturas extremadamente bajas surge en él la llamada onda de densidad de carga conmensurable: los electrones no se mueven de forma caótica, sino coordinada, repitiendo el patrón de la red cristalina.
Normalmente, ese estado cuántico desaparece en cuanto la temperatura sube por encima de menos 57 °C. Las vibraciones térmicas de los átomos destruyen rápidamente el frágil orden. El equipo dirigido por Xiangfeng Duan añadió a las capas de disulfuro de tantalio moléculas de arginina, uno de los veinte aminoácidos estándar con los que se construyen las proteínas. El resultado fue asombroso: el movimiento ordenado de los electrones se conservó hasta 57 °C.
La arginina encajó en la red cristalina del disulfuro de tantalio como una pieza perfecta de un rompecabezas. Su tamaño y la distribución de sus cargas correspondían con exactitud a los espacios entre las capas del material. Otros dos aminoácidos probados no produjeron ese efecto. Los cálculos por computadora confirmaron que es precisamente esa «coincidencia» geométrica y electrónica la que estabiliza el estado cuántico a temperatura ambiente e incluso elevada.
El descubrimiento es importante no solo para la ciencia fundamental. El movimiento ordenado de los electrones en estos materiales puede utilizarse para crear un nuevo tipo de memoria de bajo consumo energético, en la que la información no se almacena en la carga convencional, sino en propiedades cuánticas. Por ahora es solo una perspectiva, pero el método —usar moléculas de la vida para ajustar cristales inorgánicos— abre un nuevo camino en el diseño de materiales cuánticos.
Los investigadores planean probar otras moléculas y averiguar si del mismo modo se puede estabilizar la superconductividad u otros efectos cuánticos. Si el enfoque funciona, en lugar de buscar nuevos compuestos exóticos los científicos podrán seleccionar «llaves» orgánicas ya conocidas para las «cerraduras» inorgánicas adecuadas.
Un aminoácido sencillo, que antes se asociaba únicamente con la biología, ahora ayuda a la física cuántica a salir de los límites de los laboratorios criogénicos.
