Lo que antes requería frío extremo y experimentos casi imposibles ahora ocurre a temperatura ambiente y dentro de un material sólido
Buenos Aires-(Nomyc)-Durante años, la manipulación atómica fue poco más que una demostración de poder científico. Fascinante, sí, pero extremadamente limitada. Los experimentos necesitaban temperaturas cercanas al cero absoluto, cámaras de vacío imposibles y tiempos ridículamente lentos para mover apenas unos pocos átomos. El nuevo trabajo del MIT cambia esa lógica de raíz y lo hace con una cifra que parece sacada de ciencia ficción: 40.000 átomos reorganizados en apenas 40 minutos.
La investigación, publicada en Nature, no se limita a mover partículas individuales como si fueran piezas microscópicas, sino que lo importante es otra cosa: los investigadores han conseguido modificar el interior de un cristal sólido para construir estructuras atómicas tridimensionales estables a temperatura ambiente, es decir que en otras palabras, empiezan a tratar la materia como si pudiera “programarse” y el experiment del MIT, no mueve atomos sobre una suoerficie: los organiza dentro de un cristal
La comparación con IBM resulta inevitable, en 1989, la famosa imagen formada por 35 átomos fue el momento histórico que demostró que se podía manipular la materia, átomo por átomo, pero sobre una superficie ultrafría, y en condiciones casi irreproducibles fuera de un laboratorio preparado para ello.
El MIT rompió casi todas esas barreras al mismo tiempo, ya que el equipo utilizó sulfuro bromuro de cromo, un semiconductor cristalino de apenas 13 nanómetros de grosor y sobre ese material actuó un haz de luz de electrones controlado mediante algoritmos capaces de detectar posiciones atómicas cpn precisión de picómetros, es decir a escalas donde hasta las vibraciones más pequeñas importan.
Lo que sorprende, es cómo funciona el proceso ya que el haz no “arranca” átomos de la superficie, sino que los empuja en una trayectoria calculada, por la qyue desplaza columnas dentro de la red cristalina y cada movimiento genera una especie de “pareja” funcional, es decir una vacante donde estaba el átomo original y un itersticial, donde termina reubicado y ahí aparece la verdadera revolución.
La física cuántica convierte los defectos en algo mucho más valioso: en materiales convecninale, un defecto es un problema, pero en física cuántica, es al revés, ya que si éste se coloca de manera correcta, puede comportarse como un Qubit, un sensor magnético ultra preciso o un componente lógico diminuto.
El problema histórico nunca fue imaginar esas propiedades, sino que el verdadero desafío, consistía en fabricar defectos de manera controlada, repetible y estable fuera de condiciones imposibles de laboratorio y eso es precisamente lo que este paper intenta resolver.
Los investigadores lograron crear más de 40.000 pares vacante-interstical en apenas 40 minutos sin degradar el material y aunque la velocidad es importante, lo es más la estabilidad ya que los defectos quedan dentro del cristal, no en la superficie y sobreviven fuera del vacío extrema, es decir que la ingeniería atómica deja de parecer artesanal, experimental y comienza a acercarse a algo parecido a un sistema de fabricación.
Todavía no hay una computadora cántica del MIT, pero si algo totalmente nuevo: conviene poner límites claros al anuncio porque el propio paper los reconoce y los investigadores no construyeron, todavía, un dispositivo funcional, ya que no existe un procesador cuántico basado en esta técnica, ni sensores comerciales, ni compnentes listos para la producción y el experimento solo se probó en un único material, y se realizó con avanzados microscopios electrónicos del Laboratorio Nacional Oak Ridge, que están muy lejos de un laboratorio convencional.
Pero más allá de eso, el avance tiene implicaciones enormes, ya que por primera vez parece posible reorganizar materia sólida en tres dimensiones, a temperatura ambiente, y a gran escala sin destruir el cristal en el proceso, lo que a su vez, cambia de manera total, la conversación entre materiales cuánticos.
Hasta ahora, gran parte de la física cuántica aplicada vivía atrapada dentro de laboratorios muy controlados y el siguiente paso, parecía el mismo, cómo sacar esas propiedades extraordinarias al mundo real, sin que desaparezcan y el MIT cree haber encontrado una posible respuesta.
Lo más inquietante es que millones de defectos podrían rear una física nueva, por lo que el próximo objetivo del equipo es probar qué pasa cuando hay millones de defectos organizados a propósito en el mismo cristal, ya que los investigadores creen que ciertas configuraciones masivas podrían generar estados colectivos de la materia imposibles de predecir, átomo a átomo, es decir propiedades emergentes que no existían en materiales naturales conocidos.
Dicho de otra manera, no se estaría solo de fabricar mejores semiconductores o qubits más estables, sino de ingresar en la capacidad de diseñar material artificial con comportamientos físicos hasta ahora desconocidos y aunque falte mucho para poder concretarlo, se rompió una barrera, lo que ciencia es, muchas veces, es el mmento en el que todo comienza a cambiar.
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