La revoluci¨®n cient¨ªfica de Muller

El descubrimiento de los superconductores de alta temperatura cr¨ªtica, por M¨¹ller y Bednorz, que les vali¨® el Nobel de F¨ªsica de 1987, ha supuesto, seg¨²n el autor -que adem¨¢s expone los esfuerzos espa?oles en este campo- una de las mayores revoluciones cient¨ªficas y tecnol¨®gicas de este siglo.

En el ¨¢mbito cient¨ªfico, la d¨¦cada de los ochenta ser¨¢ recordada como la de la revoluci¨®n cient¨ªfica del Centro de Investigaci¨®n de IBM en Z¨²rich. A comienzo de los a?os ochenta se inicia en dicho centro la revoluci¨®n del microscopio a efecto t¨²nel (scanning tunneling microscope STM). Un suizo, H. Rohrer, y un alem¨¢n, G. Binnig, trabajando fuera de su investigaci¨®n oficial, ponen a punto un instrumento revolucionario: un microscopio capaz de ver los ¨¢tomos. Pronto comprobaron que adem¨¢s ten¨ªa capacidad no s¨®lo de microscopio, es decir, topogr¨¢fica, sino tambi¨¦n espectrosc¨®pica. Era posible investigar propiedades electr¨®nicas, el¨¦ctricas y qu¨ªmicas a nivel at¨®mico.En efecto, si el STM es de muy alta estabilidad y se posee una electr¨®nica de alta calidad puede utilizarse el STM como un instrumento completamente diferente. Pueden alcanzarse hasta 10 modos distintos de operaci¨®n del STM que dan lugar a otros tantos modos diferentes de espectroscopia t¨²nel. En vez de obtener im¨¢genes con resoluci¨®n at¨®mica de la topografia de la superficie pueden lograrse im¨¢genes de la conductividad o calidad el¨¦ctrica de la superficie y de su composici¨®n qu¨ªmica.

Todo el mundo conoce que este descubrimiento trajo a Binnig y Rohrer gran cantidad de honores y premios, y finalmente, la concesi¨®n del Premio Nobel de F¨ªsica de 1986. Menos conocida es la historia paralela del descubrimiento de la superconductividad de alta temperatura cr¨ªtica en el mismo laboratorio, y menos a¨²n, la relaci¨®n entre los dos grupos.

En efecto, el Centro de Investigaci¨®n de IBM en Z¨²rich funciona de una forma especial. Existe una gran interrelaci¨®n entre los distintos grupos debido a una mezcla de responsabilidades en la direcci¨®n de tesis doctorales o becas posdoctorales. As¨ª, G. Binnig ten¨ªa dos supervisores para su tesis doctoral: H. Rohrer y K. A. M¨¹ller. Su trabajo incialmente estaba orientado, bajo la supervisi¨®n de M¨¹ller y la colaboraci¨®n con Bednorz, al estudio de las propiedades superconductoras que presentaba un compuesto sorprendente. En efecto, una perowskita (un doble ¨®xido) al estar reducida o impurificada con niobio pasaba de ser un aislante perfecto a ser un superconductor a temperaturas pr¨®ximas al cero absoluto (273 grados cent¨ªgrados bajo cero). No exist¨ªa gran inter¨¦s tecnol¨®gico en este material, pues los compuestos a base de aleaciones met¨¢licas ten¨ªan temperaturas cr¨ªticas m¨¢s de 20 grados por encima. Pero el inter¨¦s te¨®rico y fundamental de por qu¨¦ un ¨®xido se volv¨ªa superconductor era grande. Sin embargo, este inter¨¦s no fue suficientemente grande para atraer lo bastante a Binnig, y finalmente dedic¨® cada vez m¨¢s tiempo al desarrollo, en colaboraci¨®n con su otro supervisor, Rohrer, de un instrumento que era considerado por el resto de los cient¨ªficos una ilusi¨®n: el STM.

Comienza la b¨²squeda

Mientras tanto, otro estudiante compart¨ªa tambi¨¦n los dos mismos supervisores para su tesis, G. Bednorz. En este caso la historia fue al rev¨¦s: en un centro de investigaci¨®n revolucionado por el ¨¦xito del STM y en un mundo cient¨ªfico tambi¨¦n revolucionado y que se vuelca a la construcci¨®n y uso del STM en cientos de aplicaciones, este estudiante es indiferente a todo ello y se vuelca en la gran idea de su director, K. A. M¨¹ller, tambi¨¦n indiferente al STM. La IBM nombra fellow a K. A. M¨¹ller en 1982, lo que significa que durante cinco a?os puede dedicarse a realizar cualquier investigaci¨®n que desee sin dar cuentas a nadie. La situaci¨®n ideal para abordar una idea loca: la b¨²squeda de ¨®xidos que fueran superconductores a alta temperatura.En realidad, la idea no era tan loca, pues, como se mencion¨® anteriormente, ya exist¨ªa el precedente de la perowskita. En otros centros se hab¨ªan descubierto e investigado en la d¨¦cada de los setenta otros ¨®xidos a base de litio y titanio (espinela) y a base de bario, plomo y bismuto con transiciones superconductoras a 13 grados absolutos. En 1983, M¨¹ller propone a Bednorz (un qu¨ªmico) la b¨²squeda exhaustiva de la explicaci¨®n y la obtenci¨®n de ¨®xidos superconductores de mayor temperatura cr¨ªtica. Despu¨¦s de tres a?os de investigaci¨®n consiguen el triunfo.

En 1986 intentan publicar sus resultados, pero no son admitidos en las revistas serias, pues despu¨¦s de m¨¢s de 13 a?os sin lograr subir ni una d¨¦cima el r¨¦cord de la m¨¢xima temperatura cr¨ªtica de los superconductores (23,3 grados absolutos) a pesar de los esfuerzos de miles de investigadores en universidades y empresas, no pueden creer que un equipo de dos personas sin apenas medios la hayan subido m¨¢s de 10 grados (hay que tener en cuenta que los anteriores 10 grados de subida tardaron 40 a?os en conseguirse). Finalmente logran publicarlo en una revista de f¨ªsica suiza, y surgen las primeras reacciones de escepticismo hasta que los resultados empiezan a confirmarse en otros laboratorios. Entonces comienza el boom.En diciembre de 1986 se consiguen compuestos entre 40 y 50 grados; en enero de 1987, entre 50 y 60 grados, y en febrero, entre 90 y 100 grados absolutos. La carrera sigue, y todos los meses se baten r¨¦cords. Tambi¨¦n se bate el r¨¦cord entre la publicaci¨®n de un art¨ªculo y la concesi¨®n del premio Nobel: en 1987 se concede el Nobel de F¨ªsica a M¨¹ller y Bednorz por su descubrimiento. Entre 1987 y 1988, K. A. M¨¹ller es investido doctor honoris causa en ocho universidades europeas y americanas y recibe ocho distintos premios internacionales de investigaci¨®n.Pero adem¨¢s de los premios y honores, el descubrimiento de los ¨®xidos superconductores, o superconductores de alta temperatura cr¨ªtica, ha supuesto no s¨®lo una de las mayores revoluciones cient¨ªficas de este siglo, sino tambi¨¦n una de las mayores revoluciones tecnol¨®gicas, que sin duda cambiar¨¢ el futuro de la humanidad y que ha cambiado ya el futuro de miles de investigadores alrededor del mundo. Empresas p¨²blicas y privadas, Gobiernos, universidades, centros de investigaci¨®n de todos los pa¨ªses del mundo hacen un esfuerzo gigantesco en el campo de la superconductividad.

En Espa?a, el Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas (CSIC) lleva desde hace a?os realizando un gran esfuerzo en el campo de los ¨®xidos superconductores. En particular existe una serie de institutos de ciencia de materiales (ICM) que llevan el peso del esfuerzo del CSIC en este campo. Existen cuatro ICM en Espa?a (Sevilla, Madrid, Zaragoza y Barcelona), y esta semana K. A. M¨¹ller visitar¨¢ tres de estos ICM, donde adem¨¢s impartir¨¢ conferencias (en Barcelona el d¨ªa 8, en Zaragoza el 10 y en Madrid el 11).

'Honoris causa'

Tambi¨¦n ser¨¢ investido doctor honoris causa por la Universidad Polit¨¦cnica de Madrid. Esta visita est¨¢ organizada por J. M. Serratosa y M. Aguilar, del ICM de Madrid, y su objetivo es doble. En primer lugar est¨¢ el aspecto de la discusi¨®n del esfuerzo en el campo de la superconductividad en los ICM, l¨ªneas de investigaci¨®n, tendencias actuales y futuras, etc¨¦tera. El segundo aspecto est¨¢ relacionado con el STM.A finales de 1987, el ICM de Madrid me hizo responsable del dise?o y construcci¨®n de un STM de altas prestaciones (v¨¦ase la secci¨®n de Futuro de EL PA?S del 15 de enero de 1989). Dicho proyecto cuenta desde diciembre de 1988 con la colaboraci¨®n del Centro de Investigaci¨®n de IBM de Madrid y contar¨¢ a partir del mes de mayo con el apoyo directo de IBM Espa?a a trav¨¦s de un nuevo contrato.

Al t¨¦rmino de dichos convenios de investigaci¨®n con IBM se dispondr¨¢ de uno de los STM m¨¢s avanzados del mundo. Parece evidente utilizar el instrumento para caracterizar y estudiar los ¨®xidos superconductores y plantear una colaboraci¨®n con el Centro de Investigaci¨®n de IBM en Z¨²rich en la aplicaci¨®n del microscopio de efecto t¨²nel a la superconductividad.

Miguel Aguilar Guti¨¦rrez es investigador cient¨ªfico del CSIC.