¿Qué pasaría si el fuego y el hielo pudieran intercambiar sus papeles dentro de un mismo sistema? Eso fue precisamente lo que descubrieron unos físicos en un laboratorio de Estados Unidos. Un fenómeno que, lejos de ser anecdótico, podría tener implicaciones directas en cómo se desarrolla la computación cuántica o cómo se enfrían los sistemas del futuro. Te contamos qué hace tan especial a esta nueva fase de la materia.
El hallazgo que desafía las leyes conocidas del magnetismo
En el Laboratorio Nacional de Brookhaven, los investigadores Weiguo Yin y Alexei Tsvelik hallaron una fase de la materia hasta ahora desconocida, y le dieron un nombre digno de ciencia ficción: “mitad hielo, mitad fuego”. Esta fase no es una simple curiosidad teórica: combina dos tipos de comportamiento electrónico radicalmente distintos en un mismo material.
En términos más técnicos, se trata de una disposición en la que ciertos electrones mantienen un alto nivel de orden (los “espines fríos”), mientras que otros se comportan de forma caótica y desordenada (los “espines calientes”). Esta coexistencia se da en un compuesto específico, Sr3CuIrO6, que contiene elementos como estroncio, cobre, iridio y oxígeno.
Este comportamiento no es común. Según modelos como el Ising unidimensional, no debería existir una transición de fase a temperatura finita. Sin embargo, lo que encontró este equipo contradice esa predicción, lo que hace que el hallazgo no solo sea raro, sino también potencialmente revolucionario.
La fase oculta que nadie había visto venir
Lo más intrigante es que este descubrimiento no apareció de la nada. Es la imagen inversa de una fase anterior bautizada como “mitad fuego, mitad hielo”, observada por el mismo grupo en 2016. La diferencia radica en la ubicación del orden y el desorden: en la nueva fase, los electrones desordenados se localizan donde antes había orden, y viceversa.
En términos prácticos, los espines “calientes” de baja intensidad aparecen en los átomos de iridio, mientras que los “fríos” de mayor intensidad lo hacen en los de cobre, invirtiendo la configuración anterior. El hallazgo fue posible gracias a observaciones detalladas bajo condiciones magnéticas controladas y a temperaturas específicas.
Christopher Roth, ahora postdoctorado en el Flatiron Institute, también formó parte del trabajo original, y fue clave en la evolución de esta investigación. Pero aún había un problema: no se comprendía cómo aprovechar estas fases para usos prácticos. Hasta ahora.
El interruptor ultrarrápido que puede cambiarlo todo
La clave apareció en el análisis más reciente: existe un rango de temperatura increíblemente estrecho donde ocurre una transición extremadamente rápida entre las dos fases. Esta “conmutación ultrarrápida” no solo es inusual, sino que viene acompañada por un enorme cambio en la entropía magnética.
Este salto abrupto podría utilizarse para tecnologías de refrigeración avanzada, ya que implica una liberación o absorción de calor controlada con precisión. Pero también podría sentar las bases para una forma inédita de computación cuántica, en la que estas fases opuestas se usen como bits cuánticos o “qubits” conmutables.
Weiguo Yin lo dejó claro en sus declaraciones: “Encontrar nuevos estados con propiedades exóticas –y entender cómo cambiar entre ellos– es uno de los grandes desafíos actuales. Pero ahora sabemos que es posible, y estamos solo al principio”.
El equipo ya prepara experimentos con materiales más complejos y variables adicionales. Lo que parece claro es que esta fase no será la última sorpresa que esconda la frontera entre el hielo y el fuego.
