El papel de la relatividad en la formación de un contacto metálico

La teoría de la relatividad especial de Einstein no solo es útil para planear viajes por el espacio, sino que juega también un papel importante en tareas cotidianas y permite, por ejemplo, al sistema GPS calcular con precisión nuestra posición. Más aún, la relatividad de Einstien no es sólo relevante en fenómenos a escala cósmica o global, sino que es crucial a la hora de entender ciertas propiedades de la materia a escala microscópica: conforme avanzamos en la tabla periódica hacia materiales más pesados, los electrones se mueven alrededor del núcleo cada vez más rápido, alcanzando velocidades a las que los efectos relativistas no pueden ser despreciados. Este es el caso del oro, que tiene una estructura electrónica similar a la plata y el cobre, pero una masa atómica considerablemente mayor. Los efectos relativistas son, por tanto, mayores en el oro y determinan muchas de sus propiedades. Al cambiar las propiedades electrónicas de este metal, la relatividad afecta, entre otras cosas, al modo en que se enlazan sus átomos. En nuestro trabajo, mostramos cómo la relatividad afecta al modo en que dos electrodos de oro entran en contacto. Para ello, medimos la distancia a la que el último átomo de un electrodo metálico es atraído por un segundo electrodo que se aproxima a él. En nuestros experimentos encontramos que, en el caso del oro, los electrodos interaccionan un orden de magnitud más lejos de lo que ocurre para la plata o el cobre. Con ayuda de simulaciones teóricas, demostramos cómo la atracción entre átomos de oro a largas distancias proviene principalmente de contribuciones relativistas. Nuestro trabajo muestra la influencia de los efectos relativistas en la propiedades mecánicas de los metales a escala microscópica.

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Influence of Relativistic Effects on the Contact Formation of Transition Metals. M. R. Calvo, C. Sabater, W. Dednam, E. B. Lombardi, M. J. Caturla, and C. Untiedt. Phys. Rev. Lett. 120, 076802 (2018).