{"id":71386,"date":"2025-04-02T05:33:37","date_gmt":"2025-04-02T10:33:37","guid":{"rendered":"https:\/\/einsteresante.com\/?p=71386"},"modified":"2025-04-02T05:33:38","modified_gmt":"2025-04-02T10:33:38","slug":"cientificos-fusionan-dos-materiales-imposibles-en-una-nueva-estructura-artificial","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/2025\/04\/02\/cientificos-fusionan-dos-materiales-imposibles-en-una-nueva-estructura-artificial\/","title":{"rendered":"Cient\u00edficos fusionan dos materiales “imposibles” en una nueva estructura artificial"},"content":{"rendered":"\n

Un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad Rutgers-New Brunswick ha fusionado dos materiales sintetizados en laboratorio en una estructura cu\u00e1ntica sint\u00e9tica cuya existencia se cre\u00eda imposible y ha producido una estructura ex\u00f3tica que se espera proporcione informaci\u00f3n que pueda conducir a nuevos materiales en el n\u00facleo de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. El trabajo,\u00a0descrito<\/a>\u00a0en un art\u00edculo de portada en la revista\u00a0Nano Letters, explica c\u00f3mo cuatro a\u00f1os de experimentaci\u00f3n continua condujeron a un m\u00e9todo novedoso para dise\u00f1ar y construir un s\u00e1ndwich \u00fanico y diminuto compuesto de capas at\u00f3micas distintas.<\/p>\n\n\n\n

Una porci\u00f3n de la estructura microsc\u00f3pica est\u00e1 hecha de titanato de disprosio, un compuesto inorg\u00e1nico utilizado en reactores nucleares para atrapar\u00a0materiales radiactivos<\/a>\u00a0y contener esquivas part\u00edculas monopolares magn\u00e9ticas, mientras que la otra est\u00e1 compuesta de iridato de pirocloro, un nuevo semimetal magn\u00e9tico utilizado principalmente en la investigaci\u00f3n experimental actual debido a sus distintivas propiedades electr\u00f3nicas, topol\u00f3gicas y magn\u00e9ticas. Individualmente, ambos materiales suelen considerarse “imposibles” debido a sus propiedades \u00fanicas que desaf\u00edan la comprensi\u00f3n convencional de la f\u00edsica cu\u00e1ntica. La construcci\u00f3n de la ex\u00f3tica estructura s\u00e1ndwich prepara el escenario para las exploraciones cient\u00edficas en lo que se conoce como la interfaz, el \u00e1rea donde se encuentran los materiales, a escala at\u00f3mica.<\/p>\n\n\n\n

“Este trabajo proporciona una nueva forma de dise\u00f1ar materiales cu\u00e1nticos bidimensionales artificiales completamente nuevos, con el potencial de impulsar las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas<\/a> y proporcionar una comprensi\u00f3n m\u00e1s profunda de sus propiedades fundamentales de maneras que antes eran imposibles”, dijo Jak Chakhalian, profesor titular de F\u00edsica Experimental Claud Lovelace en el Departamento de F\u00edsica y Astronom\u00eda de la Escuela de Artes y Ciencias de Rutgers e investigador principal del estudio.<\/p>\n\n\n\n

Chakhalian y su equipo exploran un campo que sigue las leyes de la teor\u00eda cu\u00e1ntica, una rama de la f\u00edsica que describe el comportamiento de la materia y la energ\u00eda a nivel at\u00f3mico y subat\u00f3mico. El concepto de dualidad onda-part\u00edcula es fundamental para la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, seg\u00fan el cual los objetos cu\u00e1nticos<\/a> pueden poseer propiedades tanto ondulatorias como corpusculares, un principio fundamental de tecnolog\u00edas como los l\u00e1seres, la resonancia magn\u00e9tica (RM) y los transistores.<\/p>\n\n\n\n

Chakhalian elogi\u00f3 efusivamente el esfuerzo de tres estudiantes de Rutgers que contribuyeron significativamente a la investigaci\u00f3n: Michael Terilli y Tsung-Chi Wu, ambos estudiantes de doctorado, y Dorothy Doughty, quien se gradu\u00f3 en 2024 y colabor\u00f3 \u200b\u200ben el estudio como estudiante de pregrado. Adem\u00e1s, Mikhail Kareev, cient\u00edfico de materiales que trabaja con Chakhalian, realiz\u00f3 una contribuci\u00f3n clave al nuevo m\u00e9todo de s\u00edntesis, as\u00ed como Fangdi Wen, estudiante de doctorado recientemente graduada del Departamento de F\u00edsica y Astronom\u00eda. Chakhalian dijo que crear este s\u00e1ndwich cu\u00e1ntico \u00fanico fue tan desafiante t\u00e9cnicamente que el equipo tuvo que construir un nuevo dispositivo para lograr la haza\u00f1a.<\/p>\n\n\n\n

El instrumento, llamado Q-DiP (abreviatura de plataforma de descubrimiento de fen\u00f3menos cu\u00e1nticos), se complet\u00f3 en 2023. Q-DiP incorpora un calentador l\u00e1ser infrarrojo con otro l\u00e1ser que permite la construcci\u00f3n de materiales a nivel at\u00f3mico, capa por capa. Esta combinaci\u00f3n permite a los cient\u00edficos explorar las propiedades cu\u00e1nticas m\u00e1s complejas de los materiales hasta temperaturas ultrabajas cercanas al cero absoluto.<\/p>\n\n\n\n

“Hasta donde sabemos, esta sonda es \u00fanica en Estados Unidos y representa un gran avance instrumental”, afirm\u00f3 Chakhalian.<\/p>\n\n\n\n

La mitad del s\u00e1ndwich experimental, compuesta por titanato de disprosio, tambi\u00e9n conocido como\u00a0hielo de esp\u00edn<\/a>, posee cualidades especiales. Los diminutos imanes en su interior, llamados espines, est\u00e1n dispuestos de forma id\u00e9ntica al patr\u00f3n del hielo de agua. La singular estructura de los diminutos imanes en el hielo de esp\u00edn les permite emerger como part\u00edculas especiales llamadas monopolos magn\u00e9ticos.<\/p>\n\n\n\n

Un monopolo magn\u00e9tico es una part\u00edcula que act\u00faa como un im\u00e1n, pero con un solo polo: norte o sur, pero no ambos. Este objeto, predicho en 1931 por el premio Nobel Paul Dirac, no existe en forma libre en el universo. Sin embargo, dentro del hielo de esp\u00edn emerge como resultado de las interacciones de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica dentro del material.<\/p>\n\n\n\n

Por otro lado, el semimetal pirocloro iridato tambi\u00e9n se considera ex\u00f3tico porque contiene diminutas part\u00edculas relativistas llamadas fermiones de Weyl. Sorprendentemente, aunque predichas por Hermann Weyl en 1929, estas part\u00edculas ex\u00f3ticas, descubiertas en 2015 en cristales, se mueven como la luz y pueden girar de diferentes maneras: lev\u00f3gira o dextr\u00f3gira.<\/p>\n\n\n\n

Sus\u00a0propiedades electr\u00f3nicas<\/a>\u00a0son muy s\u00f3lidas y resisten ciertos tipos de perturbaciones o impurezas, lo que las hace muy estables al operar como parte de dispositivos electr\u00f3nicos. Como resultado, el iridato de pirocloro puede conducir muy bien la electricidad, responder de forma inusual a los campos magn\u00e9ticos y mostrar efectos especiales al exponerse a campos electromagn\u00e9ticos. Chakhalian dijo que las propiedades combinadas del nuevo material creado lo convierten en un candidato prometedor para su uso en tecnolog\u00edas avanzadas, incluida la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica y, especialmente, para los sensores cu\u00e1nticos de pr\u00f3xima generaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

“Este estudio es un gran paso adelante en la s\u00edntesis de materiales y podr\u00eda tener un impacto significativo en la forma en que creamos sensores cu\u00e1nticos y avanzamos en los dispositivos espintr\u00f3nicos”, afirm\u00f3.<\/p>\n\n\n\n

La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica emplea los principios de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica para procesar informaci\u00f3n. Las computadoras cu\u00e1nticas utilizan bits cu\u00e1nticos o c\u00fabits que existen en m\u00faltiples estados simult\u00e1neamente gracias a un principio f\u00edsico cu\u00e1ntico llamado superposici\u00f3n. Esto permite realizar c\u00e1lculos complejos con mucha mayor eficiencia que las computadoras cl\u00e1sicas. Las propiedades electr\u00f3nicas y\u00a0magn\u00e9ticas<\/a>\u00a0espec\u00edficas del material desarrollado por los investigadores pueden ayudar a crear estados cu\u00e1nticos muy inusuales y, sin embargo, estables, que son esenciales para la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n\n\n\n

Cuando la tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica se vuelva pr\u00e1ctica, impactar\u00e1 significativamente la vida cotidiana al revolucionar el descubrimiento de f\u00e1rmacos y la investigaci\u00f3n m\u00e9dica, mejorando notablemente las operaciones, la previsibilidad y el ahorro de costos en finanzas, log\u00edstica y manufactura. Tambi\u00e9n se espera que revolucione los algoritmos de aprendizaje autom\u00e1tico, potenciando los sistemas de inteligencia artificial, seg\u00fan los cient\u00edficos.<\/p>\n\n\n\n

Fuente: Phys.org<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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