Cient\u00edficos est\u00e1n investigando c\u00f3mo crear nuevos materiales que “cambiar\u00e1n el mundo” alterando las mism\u00edsimas part\u00edculas elementales que forman los \u00e1tomos de todos los elementos. Para poder hacerlo, est\u00e1n usando superordenadores e inteligencia artificial para desarrollar la f\u00edsica con la que poder controlar el esp\u00edn, el gran factor que afecta a la manera en la que los \u00e1tomos se atraen o repelen para formar mol\u00e9culas y que s\u00f3lo ahora estamos empezando a comprender.<\/p>\n
Cient\u00edficos est\u00e1n investigando c\u00f3mo crear nuevos materiales que “cambiar\u00e1n el mundo” alterando las mism\u00edsimas part\u00edculas elementales que forman los \u00e1tomos de todos los elementos. Para poder hacerlo, est\u00e1n usando superordenadores e inteligencia artificial para desarrollar la f\u00edsica con la que poder controlar el esp\u00edn, el gran factor que afecta a la manera en la que los \u00e1tomos se atraen o repelen para formar mol\u00e9culas y que s\u00f3lo ahora estamos empezando a comprender.<\/p>\n
“Esa es una cuesti\u00f3n complicada”, comenta en declaraciones para el\u00a0Irish Times<\/a>, el profesor Alessandro Lunghi, f\u00edsico del\u00a0Trinity College<\/a>\u00a0de Dubl\u00edn y autor principal del descubrimiento. Seg\u00fan Lunghi, la capacidad de controlar el esp\u00edn es crucial para que podamos \u201cdise\u00f1ar nuevos materiales avanzados que cambien el mundo”. Pero controlar el esp\u00edn de las part\u00edculas no es nada f\u00e1cil porque es una caracter\u00edstica se produce en el mundo subat\u00f3mico, territorio gobernado por las complejas leyes de la f\u00edsica cu\u00e1ntica que dicen, por ejemplo, que las part\u00edculas pueden tener dos estados distintos al mismo tiempo o estar en diversos lugares a la vez.<\/p>\n Controlar el esp\u00edn para crear nuevos materiales<\/strong><\/p>\n “A principios del siglo XX, cuando se descubri\u00f3 el esp\u00edn, se le llam\u00f3 esp\u00edn [giro en ingl\u00e9s] porque la ecuaci\u00f3n matem\u00e1tica que describ\u00eda el comportamiento de esta propiedad de las part\u00edculas se parec\u00eda a la que describ\u00eda tambi\u00e9n un cuerpo r\u00edgido cl\u00e1sico que giraba sobre s\u00ed mismo. La primera vez que la gente pudo o\u00edr hablar del esp\u00edn en la escuela pudo ser cuando un profesor les pidi\u00f3 que imaginaran un electr\u00f3n, una diminuta bola de carga el\u00e9ctrica, girando sobre s\u00ed mismo, en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario”, cuenta Lunghi. “Sabemos que esta descripci\u00f3n t\u00edpica del esp\u00edn est\u00e1 muy lejos de la realidad de lo que es el esp\u00edn”, se\u00f1ala Lunghi. “S\u00f3lo puede entenderse plenamente si se llega al fondo de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, pero es un punto de partida”.<\/p>\n Cada part\u00edcula tiene su propio esp\u00edn. Y dependiendo de su estado har\u00e1 que se una a otros similares en fuertes enlaces qu\u00edmicos o que se repelan de manera irremediable. Pero para complicarlo un poco m\u00e1s, el esp\u00edn es muy sensible y queda afectado f\u00e1cilmente por las m\u00e1s peque\u00f1as perturbaciones en su entorno que lo hacen cambiar de direcci\u00f3n.<\/p>\n Aun as\u00ed, esta alta sensibilidad es tambi\u00e9n una ventaja para los investigadores que pueden usar esos cambios para crear sensores cu\u00e1nticos como los que se usan para obtener una im\u00e1gen por resonancia magn\u00e9tica. Como explica Lunghi, en la resonancia magn\u00e9tica se mide la tasa de conversi\u00f3n de un tipo de esp\u00edn en otro, lo que proporciona los contrastes entre los distintos tejidos del cuerpo que se ven en las im\u00e1genes que generan.<\/p>\n “El esp\u00edn es una propiedad muy emocionante y fr\u00e1gil de las part\u00edculas y se perturba con mucha facilidad”, dice Lunghi. “Sin embargo, si tenemos algo que se perturba f\u00e1cilmente por el entorno, podemos utilizarlo para detectar el propio entorno. Los \u00e1tomos se tambalean y este movimiento at\u00f3mico constante perturba el esp\u00edn y eso es lo que intentamos combatir. Si logramos estabilizar el esp\u00edn, se abre la puerta a un mundo de materiales nuevos y avanzados que podremos desarrollar en el futuro”.<\/p>\n Superordenadores e inteligencia artificial al rescate<\/strong><\/p>\n Para calcular el comportamiento de las part\u00edculas, los cient\u00edficos utilizan la ecuaci\u00f3n de Schrodinger, una compleja f\u00f3rmula creada por el Nobel austriaco Erwin Schr\u00f6dinger a mediados del siglo XX. Lunghi y su equipo han tenido acceso a los potentes superordenadores del Irish Centre for High-End Computing\u00a0(ICHEC<\/a>) para realizar esos c\u00e1lculos tan complicados y comprender mejor el esp\u00edn y c\u00f3mo el movimiento molecular puede alterarlo.<\/p>\n Ahora los investigadores quieren utilizar la inteligencia artificial para examinar la pila de datos cient\u00edficos que se han recogido durante d\u00e9cadas sobre las part\u00edculas y procesarlos de forma m\u00e1s eficiente. “Eso significa que en lugar de leer un n\u00famero interminable de art\u00edculos cient\u00edficos para tratar de dar con una ‘receta’ para nuevos materiales, utilizamos ordenadores para hacerlo. En mi laboratorio hemos empezado a desarrollar algoritmos que pueden conseguirlo y los primeros resultados son muy alentadores. Queremos estudiar el esp\u00edn para acelerar el desarrollo de nuevos materiales”, dice Lunghi, que junto a su equipo ha publicado los resultados de sus descubrimientos en la prestigiosa revista\u00a0Science Advances<\/a>. “Hay un n\u00famero infinito de mol\u00e9culas y compuestos que forman los materiales, que podemos producir en el laboratorio, pero queremos centrarnos en desarrollar los m\u00e1s prometedores y hacerlo m\u00e1s r\u00e1pido”.<\/p>\n Si llegamos a controlar el esp\u00edn ser\u00eda algo revolucionario en la f\u00edsica que abrir\u00eda la puerta al dise\u00f1o de un sinf\u00edn de nuevos materiales, pero tambi\u00e9n de sensores cu\u00e1nticos, imanes o nuevos agentes de contraste para la resonancia magn\u00e9tica.<\/p>\n