Las tecnologías electrónicas del futuro dependen del descubrimiento de materiales únicos. Sin embargo, a veces la topología de los átomos formada naturalmente dificulta la producción de nuevos efectos físicos. Para resolver este problema, los científicos de la Universidad de Zurich han logrado diseñar superconductores átomo a átomo, creando nuevos estados de la materia.
¿Cómo será la computadora del futuro? ¿Cómo funcionará? Encontrar respuestas a estas preguntas es un importante impulsor de la investigación en física fundamental. Hay varios escenarios posibles, desde nuevos avances en la electrónica clásica hasta la computación neuromórfica y las computadoras cuánticas.
Lo que todos estos enfoques tienen en común es que se basan en efectos físicos novedosos, algunos de los cuales hasta ahora sólo se han predicho teóricamente. Los investigadores trabajan incansablemente para encontrar nuevos materiales cuánticos utilizando equipos de última generación para crear este efecto. Pero, ¿qué pasa si no existe ningún material adecuado que se produzca de forma natural?
En un estudio reciente publicado en Nature Physics, el grupo de investigación del profesor Titus Neupert de la UZH trabajó en estrecha colaboración con físicos del Instituto Max Planck de Física de Microestructuras en Halle, Alemania, para proponer una posible solución. Los investigadores crean ellos mismos los materiales necesarios átomo por átomo.
Su investigación se centra en nuevos tipos de superconductores, que son particularmente interesantes porque tienen resistencia cero a bajas temperaturas. Los superconductores, a veces llamados "imanes ideales", se utilizan en muchas computadoras cuánticas debido a sus extraordinarias interacciones con los campos magnéticos. Los físicos teóricos han pasado años estudiando y prediciendo varios estados superconductores. "Sin embargo, hasta ahora sólo se han confirmado algunos estados superconductores en los materiales", afirma el profesor Neupert.
En su apasionante colaboración, los investigadores de Harvard predijeron teóricamente cómo deberían organizarse los átomos para crear nuevas fases superconductoras, y luego el equipo alemán realizó experimentos para lograr las topologías relevantes. Utilizaron microscopía de efecto túnel para mover y depositar átomos en la ubicación correcta con precisión atómica.
El mismo método también se utiliza para medir las propiedades magnéticas y superconductoras del sistema. Al depositar átomos de cromo en la superficie del niobio superconductor, los investigadores crearon dos nuevos tipos de superconductividad. Se han utilizado métodos similares para manipular átomos y moléculas metálicas antes, pero hasta ahora no ha sido posible crear superconductores bidimensionales.
Los resultados no sólo confirmaron las predicciones teóricas de los físicos, sino que también les dieron motivos para especular sobre qué otros nuevos estados de la materia podrían crearse utilizando este método y cómo podrían usarse en futuros ordenadores cuánticos.