Rompiendo la Ley de Ohm: Surgen corrientes no lineales en materiales que rompen la simetría

En una revisión que acaba de publicarse en Nature Materials, Manuel Suárez-Rodríguez -que trabaja bajo la dirección de los profesores de Ikerbasque Fèlix Casanova y Luis E. Hueso en el CIC nanoGUNE, junto con el Prof. Marco Gobbi en el Centro de Física de Materiales (CFM, CSIC-UPV/EHU)- apunta al principio más antiguo de la electrónica: la ley de Ohm. Su artículo, «Nonlinear transport in non-centrosymmetric systems», reúne pruebas cada vez más numerosas de que, cuando un material carece de simetría de inversión, la conocida relación lineal entre corriente y voltaje puede romperse, dando lugar a sorprendentes respuestas cuadráticas.

«En los últimos cinco años hemos observado numerosos informes sobre efectos de transporte no lineales íntimamente ligados a la simetría del material anfitrión», explica Suárez-Rodríguez, autor principal. «Una vez que comprendimos esta conexión, nuestro objetivo era entretejer los resultados dispares en una imagen coherente que los físicos de la materia condensada y los materiales pudieran explotar para avanzar en este prometedor campo».

Los coautores Fernando de Juan (Donostia International Physics Center, DIPC) e Ivo Souza (CFM) ayudaron a aclarar cómo la simetría de inversión rota desbloquea nuevos mecanismos microscópicos -entre ellos el dipolo de curvatura de Berry y la polarizabilidad de conexión de Berry recientemente propuesta- que generan tensiones no lineales y de rectificación directamente a partir de una polarización aplicada. «Como estos mecanismos son intrínsecos al propio material -no a interfaces o estímulos externos-, pueden operar en un amplio rango de frecuencias y hasta el límite de una sola capa», añade Suárez-Rodríguez.

Más allá de su interés fundamental, el equipo destaca dos prometedoras fronteras de aplicación: la espintrónica de nueva generación y los biosensores y captadores de RF en chip. Con más de 450 accesos en sólo dos días, la revista ya está sirviendo de hoja de ruta para los investigadores que desarrollan la electrónica cuántica, donde «romper las reglas» de la ley de Ohm es la clave.