Premio Nobel de física 1985, “por el descubrimiento del efecto Hall cuántico”.
Klaus von Klitzing nació en 1943, se licenció en física en la Universidad de Braunschweig en 1969 y se doctoró en la Universidad de Würzburg en 1972. En su etapa postdoctoral realizó períodos de investigación en el Clarendon Laboratory de Oxford (Reino Unido) y en el laboratorio de altos campos magnéticos del Instituto Max Planck en el complejo científico de Grenoble (Francia). Fue precisamente ahí donde en 1980 (a la edad de 37 años) realizó el descubrimiento que lo llevó al Premio Nobel tan sólo 5 años después, lo que da una idea del gran impacto de su contribución.
Desde 1985 ocupa el cargo de director del Instituto Max Planck para la investigación en estado sólido, con sede en Stuttgart.
En sus investigaciones, Klaus von Klitzing exploró sistemas de transporte eléctrico que se comportan como si existieran sólo dos dimensiones (movimiento en el plano) a diferencia de nuestro mundo tridimensional. Para ello, estudió dispositivos basados en películas delgadas de materiales semiconductores de alta movilidad electrónica, donde los portadores de la carga se desplazan en un plano.
¿Qué cambia en la conducción eléctrica con esa merma dimensional? Cuando una corriente fluye en una dirección por un material conductor tridimensional, al aplicarle perpendicularmente un campo magnético, los electrones son desviados fuera de esa dirección, en el conocido como efecto Hall, descubierto en 1879. La desviación aumenta de manera continua y proporcional con la intensidad del campo magnético aplicado; pero a mediados de la década de 1970 se empezó a sospechar que eso no sería así en dos dimensiones. En ese contexto, von Klitzing diseñó en 1978 un experimento que mostraba que algo extraño ocurría; pero mantuvo el secreto hasta 1980, cuando consiguió confirmar la existencia del llamado efecto Hall cuántico: la desviación de los electrones ya no es continua con el aumento del campo magnético, sino que se detiene para ciertos intervalos de campo magnético, con una evolución a saltos (lo que en la física se denomina cuantización). Además, descubrió que la magnitud de dichos saltos viene determinada por un valor universal en el que están involucradas constantes universales capitales, como la constante de Planck y la carga del electrón. El fenómeno ocurre, además, con una precisión extraordinaria.
Las implicaciones de su logro detonaron una actividad febril en esta área de la física, al punto de que muy poco después, en 1982, se descubrió el llamado efecto Hall cuántico fraccionario (en el que los portadores de carga se comportan como si su carga fuese una fracción de la del electrón), que fue reconocido con otro Premio Nobel, otorgado a Daniel Tsui, Horst Störmer y Robert Laughlin en 1998.
Al margen del salto conceptual de este hallazgo, a nivel práctico el trabajo de von Klitzing revolucionó la capacidad de precisión en la metrología (la ciencia de la medida y sus aplicaciones), en este caso en el campo de los fenómenos eléctricos y en la física atómica y de partículas. De hecho, ha nacido una nueva constante universal, la constante de von Klitzing, RK=h/e2, que se usa como método de calibración de la resistencia eléctrica en dispositivos eléctricos.
