PREMIO NOBEL DE FÍSICA 2016: LOS MATERIALES TOPOLÓGICOS CUÁNTICOS

Las propiedades de los materiales dependen de las formas en la que se organizan los átomos que los componen, las dependen de la temperatura o presión a las que se someten. Los nanomateriales, de tallas de mil millonésima de metro, pueden adquirir propiedades de extraordinaria importancia tecnológica. Un ejemplo es el grafeno, una red plana de hexágonos formados por átomos de carbono, que es 100 veces más fuerte que el acero, con alta conductividad eléctrica, con propiedades eléctricas similares al silicio pero que no calienta con el paso de la corriente, que se auto-repara cuando se quiebra, etc.

El tratamiento teórico usando la mecánica cuántica para explicar esas propiedades o predecir otras propiedades aún no comprobadas es lo que hacen los físicos de los materiales cuántico topológicos.

Los físicos “cuántico-topológicos” se convierten así en una suerte de diseñadores de nuevos materiales con propiedades exóticas, luego de lo cual los físicos y químicos de materiales experimentales tratarán de producirlos en sus laboratorios para integrarse en sorprendentes dispositivos tecnológicos.

En los años 70, Michael Kosterlitz and David Thouless mostraron que el fenómeno de la superconductividad podía darse en capas delgadas a bajas temperaturas y explicaron cómo pierden esta propiedad a temperaturas altas. Ambos estaban en la Universidad de Birmingham del Reino Unido.

David J. Thouless se dedicaba a estudiar las propiedades eléctricas de materiales amorfos, y sólidos cristalinos desordenados unidimensionales. En el año 2001 estaba en la Universidad de Washington estudiando materiales super-fluidos a temperaturas diferentes de cero.

Michael Kosterlitz, en la Universidad de Brown investigó las transiciones de fase de los materiales.

Desde los años 80s, en la Universidad de California, Duncan Haldane investigaba las propiedades eléctricas y magnéticas cuánticas anómalas dependientes de las formas en las que están organizados los átomos, incluso predijo las propiedades descubiertas experimentalmente en el grafeno. Luego, en la Universidad de Princeton prosiguió esas investigaciones.

Lo que se espera en estos tiempos es el descubrimiento de materiales que sirvan de base para la construcción de la tan esperada computadora cuántica, muchísimo más rápida que las actuales y con un alto grado de seguridad.

Es interesante notar cómo Estados Unidos sigue siendo el país de atracción para los investigadores occidentales, en tanto que China empieza a hacerle la competencia en ese campo. Recordemos que China ha lanzado su primer satélite cuántico en un proyecto liderado el físico chino Pan Jian-Wei y su ex director de tesis Anton Zeilinger, de la Universidad de Viena.

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