Nuova ricerca pubblicata su Comunicazioni sulla natura suggerisce che gli elettroni in un gas bidimensionale possono subire una transizione di fase da semiordinata (nematica) a prevalentemente ordinata (smettica), che è stato discusso nella teoria della fisica ma mai visto in pratica prima.

"Immagina di poter costruire una pista di pattinaggio sul ghiaccio per gli elettroni, e gli elettroni dovevano muoversi lungo la superficie; non potevano muoversi su e giù, quindi dovevano solo pattinare l'uno intorno all'altro, " ha detto Michele Manfra, il Bill and Dee O'Brien Chair Professor di fisica e astronomia a Purdue. "Quando li raffreddi a temperature molto basse e li metti in un campo magnetico, in un certo senso si agganciano al passo l'uno con l'altro; si schierano come soldati su un campo di battaglia".

Il team di Purdue ha utilizzato una tecnica di crescita ad alta purezza, chiamata epitassia a fascio molecolare, far crescere un materiale semiconduttore (arseniuro di gallio) che confina gli elettroni in uno strato bidimensionale. Quindi hanno raffreddato il campione fino quasi allo zero assoluto in un frigorifero a diluizione. Sonde di tensione lungo la lunghezza del conduttore misurata resistenza, che è funzione della temperatura e del campo magnetico.

I ricercatori ritengono di aver indotto una transizione da uno stato nematico a uno smettico. Per far sì che ciò accada, le condizioni dovevano essere perfette:estremamente freddo, su una superficie molto pulita, in un campo magnetico perpendicolare.

"Alle alte temperature, sembra isotropo, come elettroni che danzano casualmente l'uno intorno all'altro, " disse Manfra. "Mentre comincia a raffreddarsi, gli elettroni si bloccano in colonne, e vediamo la resistenza decollare e raggiungere il picco. Poi quando andiamo a temperature molto basse, si gira di nuovo. Questo indica una transizione da una fase nematica a una smetica".

Questi risultati non sono ciò che il team cercava originariamente:è stata una scoperta accidentale che li aiuta a capire meglio come gli elettroni interagiscono tra loro in ambienti controllati. Le scoperte in fisica spesso avvengono in questo modo; nelle giuste condizioni, possono verificarsi eventi fortuiti.