Supersólido a temperatura ambiente en microcavidades de cristal líquido

Luz y materia en lugar de átomos ultrafríos

La idea de la fase supersólida se remonta a los años 60: una red cristalina rígida coexistiendo con la superfluidez, un estado sin viscosidad. Se observó por primera vez en el laboratorio en 2017, en condensados de Bose-Einstein de átomos ultrafríos.

El equipo europeo esquivó la barrera criogénica sustituyendo los átomos lentos por cuasipartículas de luz y materia. Mediante el acoplamiento fuerte entre fotones atrapados en una microcavidad óptica y excitones, crearon polaritones de excitón híbridos. Su vida útil es de solo unos picosegundos, pero basta para formar un condensado de Bose-Einstein que se comporta como un superfluido cuántico.

La transición se registró por la emisión de franjas de interferencia brillantes, espaciadas con regularidad, ordenadas a la vez en dos canales independientes: la intensidad de la luz y la polarización. Vino acompañada de una prueba directa de la ruptura espontánea de simetría. El profesor Guillaume Malpuech, del Institut Pascal (CNRS), señaló que cada pulso láser generaba franjas en posiciones aleatorias distintas, en línea con las predicciones teóricas: el sistema elige uno de varios estados fundamentales equivalentes.

Una carrera contra la química

Las microcavidades, rellenas de un cristal líquido de composición especial, se diseñaron y fabricaron en la WAT, y el equipo de IBM Research Zúrich depositó sobre ellas capas ultrafinas de un semiconductor orgánico. Este reaccionaba lentamente con el cristal líquido, por lo que cada muestra era estable solo unas horas. Todas las mediciones ópticas debían hacerse en esa ventana, y cada repetición exigía sintetizar una muestra nueva.

Aun así, los resultados indican que las microcavidades de cristal líquido, ajustables por voltaje, son una plataforma flexible para explorar nuevas fases cuánticas de la luz y la materia.