Estos materiales se comportan como conductores en su superficie, pero como aislantes en su interior, lo que en un futuro servirá para desarrollar una nueva generación de dispositivos electrónicos más rápidos y eficientes, y contribuirá a la creación de ordenadores cuánticos.
Los nombres de los galardonados -en la actualidad investigadores en la Universidad de Pensilvania (EEUU)- se han hecho públicos hoy en un acto en la sede de la Fundación BBVA, en el ambos han agradecido el premio a través de videoconferencia y han afirmado que, si bien quedan aún muchos interrogantes, “el de ahora es un momento apasionante”.
Su hallazgo ha supuesto la constatación de nuevas propiedades de la materia que siempre habían existido, pero que nadie hasta entonces se había planteado buscar; tal y como ha resumido Kane, estos aislantes topológicos “estaban esperando a ser descubiertos”.
Plena explosión de actividad
Los premiados predijeron su existencia en 2005 y ahora sus potenciales aplicaciones suponen un área en “plena explosión de actividad”.
No obstante, Mele ha aseverado que los avances más importantes llegarán de cosas que ni se han planteado; “hemos aportado una paleta de nuevos materiales y cuando le das esto a personas inteligentes, hacen cosas inteligentes”.
El germen de los hallazgos de estos dos físicos fue el descubrimiento en 2004 de las propiedades del grafeno: Kane y Mele se dieron cuenta de que este material no era ni aislante ni conductor eléctrico, sino que estaba en un punto crítico entre los dos estados.
Empezaron a analizar el fenómeno y esto les llevó al concepto de esta nueva fase aislante de la materia.
Charles Kane. Imagen facilitada por la Fundación BBVA.
Hasta entonces, la física admitía solo dos tipos de materiales, conductores o aislantes; los materiales metálicos conducen la electricidad y los aislantes no, pero los premiados predijeron en 2005 fallos en esta clasificación.
Así, en 2006 propusieron cómo construir un material real que fuera aislante topológico y solo un año después un laboratorio logró una combinación de mercurio y telurio que cumplía las propiedades predichas.
Aunque importante, esta combinación era como el grafeno, un material bidimensional -solo un átomo de grosor- y muy difícil de sintetizar, por lo que hubo que esperar hasta la década siguiente para la “verdadera explosión” del área, detalla la Fundación BBVA.
Fue entonces cuando se descubrió que existen en la naturaleza aislantes topológicos tridimensionales, como el telururo de cadmio, un compuesto cristalino que se utiliza en la fabricación de células solares.
Aunque nos llevó tiempo ver que esto era así, “el campo ya ha florecido”, ha subrayado Kane, quien ha agregado que más allá de las aplicaciones, también le motiva descubrir la belleza de lo que la naturaleza es capaz de hacer.
Dispositivos aún más diminutos
Una cualidad que resulta crucial en estos materiales es que la conductividad en su superficie es “robusta en un sentido fundamental”, señala el acta del jurado, lo que significa que estos no se ven afectados por la presencia de impurezas o perturbaciones.
Se trata de una nueva fase de la materia, un aislante que tiene capacidad garantizada de conducción en su superficie y, además, es topológico, es decir, se puede deformar sin perder esa propiedad de conductividad.
Es esta propiedad la que precisamente abre la puerta a mejoras en los dispositivos electrónicos actuales que, por ejemplo, podrían ser miniaturizados aún más; en cuanto a los ordenadores cuánticos, Kane y Mele han reconocido que se trata de un “problema difícil” pero no son pesimistas.
“Si pudiera viajar en una máquina del tiempo a dentro de 50 años, me encantaría saber qué tipo de dispositivos se han desarrollado gracias a esta investigación básica sobre la materia”, según Mele.
Kane (Urbana, Illinois, 1963) y Mele (Filadelfia, 1950) recibirán por este galardón 400.000 euros a repartir. EFEfuturo
Eugene Mele. Imagen facilitada por el BBVA.
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