Premio Fronteras del Conocimiento para los descubridores de los aislantes topol¨®gicos

Los f¨ªsicos Charles Kane y Eugene Mele han recibido este martes el premio Fronteras del Conocimiento en la categor¨ªa de las Ciencias B¨¢sicas, que otorga la Fundaci¨®n BBVA, en su und¨¦cima edici¨®n. El jurado ha galardonado a los dos investigadores de la Universidad de Pensilvania (EE UU) por el descubrimiento en 2005 de los aislantes topol¨®gicos, ¡°una nueva clase de materiales con propiedades electr¨®nicas extraordinarias¡±, que se comportan como conductores en la superficie y aislantes en el interior. El hallazgo ha permitido abrir nuevas v¨ªas en distintos campos, como la generaci¨®n de dispositivos electr¨®nicos eficientes y la ampliaci¨®n de las perspectivas de desarrollo de los ordenadores cu¨¢nticos.

Kane (Urbana, Illinois, 1963) y Mele (FIladelfia, Pensilvania, 1950) llevan m¨¢s de dos d¨¦cadas trabajando juntos. A partir de la observaci¨®n del grafeno, un material que, seg¨²n explic¨® el segundo, estaba ¡°en un punto cr¨ªtico¡± entre el estado de aislante y el de conductor, los dos f¨ªsicos pusieron en discusi¨®n la convicci¨®n de que en la naturaleza existieran solo estas dos condiciones. Y a mediados de los a?os 2000, sorprendieron al mundo con un art¨ªculo en el que predec¨ªan la existencia de los aislantes topol¨®gicos, confirmada poco tiempo despu¨¦s por la v¨ªa experimental.

¡°La materia est¨¢ hecha de bloques de part¨ªculas b¨¢sicas como electrones y protones, y est¨¢ gobernada por reglas muy sencillas, las de la mec¨¢nica cu¨¢ntica¡±, afirm¨® Kane en un v¨ªdeo grabado tras la asignaci¨®n del premio. ¡°Cuando hay una gran cantidad de estas part¨ªculas, puede haber fen¨®menos que nunca se podr¨ªa haber esperado que surgieran¡±, continu¨®. Por esa raz¨®n, el descubrimiento de los aislantes topol¨®gicos permiti¨® sacar a la luz ¡°una nueva clase de fen¨®menos emergentes que pueden gobernar la manera en la que la materia conduce electricidad¡±, seg¨²n este f¨ªsico, que se doctor¨® en el Instituto Tecnol¨®gico de Massachusetts.

El jurado encargado de asignar el galard¨®n en la categor¨ªa de las Ciencias B¨¢sicas (que comprende las ¨¢reas de la f¨ªsica, la qu¨ªmica y las matem¨¢ticas), presidido por el premio Nobel de F¨ªsica Theodor H?nsch, destaca en su acta que el hallazgo demuestra ¡°la existencia de nuevas formas de manipular las propiedades de la materia¡±. Esto se debe a que los aislantes topol¨®gicos tienen unas caracter¨ªsticas especiales.

Entre ellas, est¨¢ el hecho de que la conductividad de su superficie es robusta, es decir, no se ve afectada por las impurezas y perturbaciones existentes en los conductores convencionales, ha mantenido Ignacio Cirac, f¨ªsico y secretario del jurado, durante el acto de este martes en el que se anunciaron los ganadores. Otra, seg¨²n agrega Kane, es que se pueden deformar sin perder conductividad.

Las propiedades de los aislantes topol¨®gicos y el hecho de que existen en la naturaleza distintos materiales tridimensionales con esas cualidades (tal y como se ha demostrado en la ¨²ltima d¨¦cada), abren las puertas a una amplia variedad de aplicaciones. En otro v¨ªdeo, Mele explic¨® que, por ejemplo, pueden ser incorporados en los dispositivos electr¨®nicos para que sean m¨¢s ¡°r¨¢pidos y eficientes¡±. Este tipo de uso, opin¨®, es lo que permite unir ¡°aspectos cient¨ªficos basados en ideas fundamentales y geom¨¦tricas y la posibilidad de tener aplicaciones reales que involucran estos conceptos¡±.

Aplicaciones

Pero lo m¨¢s ¡°interesante¡± e ¡°impactante¡±, prosigui¨® el investigador, todav¨ªa tiene que llegar. ¡°Con esta nueva clase de materiales puede haber aplicaciones nuevas, imposibles de imaginar con los materiales utilizados hoy en d¨ªa¡±, asegur¨®. Su compa?ero ¡ªcon el que ha publicado 28 art¨ªculos cient¨ªficos¡ª ha agregado este martes en conexi¨®n por Skype que esta ¨¢rea de la f¨ªsica est¨¢ en pleno desarrollo. ¡°En los ¨²ltimos 15 a?os muchas personas han estado trabajando en este campo. Se han realizado estudios sobre materiales reales, ha habido experimentos fundamentales y respuestas muy importantes¡±, ha explicado.

Una de las perspectivas m¨¢s anheladas por la comunidad cient¨ªfica especializada en f¨ªsica es desarrollar ordenadores basados en la computaci¨®n cu¨¢ntica. Seg¨²n Kane, aprovechar los aislantes topol¨®gicos es una de las v¨ªas posibles para poder superar este reto. ¡°No s¨¦ si nuestra generaci¨®n llegar¨¢ a verlo, pero podr¨ªamos estar sorprendidos¡±, ha mantenido. En su opini¨®n, se trata de un desaf¨ªo que implica contestar a muchas preguntas cient¨ªficas intermedias. ¡°Estamos al alba de un camino que no sabemos d¨®nde nos va a llevar¡±, ha subrayado.