• El físico Javier Landaeta encabezó, junto a un equipo del Instituto Max Planck en Alemania, el descubrimiento de un superconductor no convencional, cuyas extrañas propiedades podrían ayudar a comprender mejor la naturaleza de ese tipo de materiales, y sus aplicaciones casi cercanas a la ciencia ficción. Su investigación fue reseñada por la reconocida revista Science

En una oportunidad el célebre bacteriólogo francés Louis Pasteur dijo: “La ciencia no tiene patria”. Décadas después de su muerte, el Premio Nobel de Medicina español Santiago Ramón y Cajal respondió: “los sabios sí que la tienen”. La necesidad de encontrar respuestas a los enigmas del universo forma parte del ser humano, y su búsqueda lo lleva a cruzar fronteras hacia destinos donde pueda hacer ciencia sin limitaciones. Ese es el mismo impulso biológico que lleva a un físico venezolano en Alemania a ser publicado por una de las revistas científicas más prestigiosas del mundo. 

En la edición del 27 de agosto de 2021 de la revista Science se publicó un artículo titulado Transición inducida por el campo dentro del estado superconductor de CeRh2As2. Sus dos autores principales fueron el físico surcoreano Seunghyun Khim y el investigador venezolano Javier Landaeta.

“Eso es el equivalente para un científico a recibir una medalla olímpica, porque esto pasa una vez en la vida”, indica Landaeta en entrevista para El Diario. El físico actualmente realiza estudios posdoctorales en el Instituto Max Planck en la ciudad de Dresde, Alemania.

Khim y Landaeta comparten la autoría del trabajo debido a los importantes aportes realizados por cada uno desde su campo. En el caso de Khim, logró sintetizar un material de fermiones pesados, es decir, cuyos electrones se comportan como si tuvieran una masa efectiva mucho mayor a la de un electrón libre. Por su parte, Landaeta fue el encargado de estudiar el metal y descubrir un efecto muy particular que lo convierte en un superconductor no convencional.

Vitrina para la ciencia

Science es una de las revistas más importantes del mundo para la publicación de cualquier descubrimiento o investigación con potencial dentro del campo científico. Fue fundada en Estados Unidos en 1880 con el apoyo económico de los inventores Thomas Edison y Alexander Graham Bell.

Desde 1900 la revista semanal es el órgano de difusión de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS, por sus siglas en inglés). Ha dedicado toda su trayectoria no solo a la divulgación de ensayos e investigaciones científicas directamente desde sus fuentes primarias, sino también a su explicación para el público general. En ella se han publicado artículos de grandes pensadores del siglo XX como Albert Einstein o Edwin Hubble.

La publicación selecciona los trabajos más destacados de la ciencia en múltiples disciplinas como la biología, física, avances tecnológicos, astronomía o medicina. También abarca otras áreas pertenecientes a las ciencias sociales, como la antropología, psicología y comunicación, entre otros.

Afortunada casualidad

A veces la ciencia lleva a sus devotos por caminos desconocidos. A pesar de ser un experto en el campo de la superconductividad y metales no convencionales, el físico venezolano fue contratado en el Instituto Max Planck para desarrollar otros proyectos. Cuenta que construyó un dispositivo para medir la susceptibilidad magnética de ciertos materiales cuando Khim le mostró el experimento en el que trabajaba.

Se interesó por el nuevo material sintetizado por el surcoreano, por lo que accedió a ayudarlo. Aplicó la misma técnica que había creado sobre el superconductor, con la sorpresa de descubrir un efecto rarísimo, el cual luego fue el eje central de la investigación. De este modo, por mera casualidad, lo que comenzó siendo un proyecto paralelo se convirtió en el principal. 

Las investigaciones en ciencia, a pesar de que es un sistema muy estructurado y pensado, es muy dinámico, porque tú no sabes lo que vas a encontrar. Esto básicamente es 30% trabajo duro y 70% suerte para descubrir algo”, declara.

Igualmente, el trabajo en equipo también fue crucial para que su investigación despertara el interés de la revista Science. Si bien Khim y Landaeta figuran como los autores principales, en los créditos aparecen los nombres de otros 12 científicos en calidad de colaboradores. “Solo puede salir un artículo en Science si tienes una colaboración fuerte con muchas personas”, comenta.

El físico venezolano y su equipo
De izquierda a derecha: los doctores Javier Landaeta, Seunghyun Khim y Elena Hassinger. Foto: Cortesía

Oportunidad única

Landaeta llegó a Alemania en 2018. Como migrante venezolano, siente orgullo de que su nombre aparezca en el paper (texto con los resultados de la investigación) publicado en Science. Es enfático en la importancia del logro, pues incluso para investigadores europeos son extremadamente escasas las oportunidades para difundir su trabajo de esta manera.  

Publicar en Science es muy raro. El director del instituto nos comenta que papers con el artículo completo se publican pocos, como tres o cuatro al año. Yo me siento muy afortunado de pertenecer a ese grupo que logró esto y me siento contento de que, siendo un venezolano que migró por mejores condiciones, se vea reflejado en un trabajo de alta calidad, lo cual es muy difícil de lograr”, apunta.

El científico agradece haber estado en el lugar correcto, y con el equipo de colaboradores adecuado, para haber hecho su descubrimiento. Algo que también califica como destacable considerando lo extremadamente jerárquico y competitivo que resulta a veces el sistema científico moderno. “Por más bueno que seas, nunca te ven como un igual. Tú no eres europeo (…) Tienes que ser mejor que ellos para que te consideren a su par”, confiesa.

Pero algo que rescata Landaeta del modelo existente en países como Alemania, Estados Unidos o Japón, es la pasión por hacer ciencia. Indica que allí no se busca siempre una aplicación práctica o utilitaria a los conocimientos, sino simplemente el llegar hasta fondo de un problema por el puro deseo de saber y descubrir.

Una realidad que contrasta fuertemente con la de Venezuela, donde las últimas políticas científicas dirigidas por el Estado suelen orientarse únicamente hacia la resolución de problemas técnicos o servir a la producción agropecuaria e industrial del país.

Interés por lo desconocido

Landaeta egresó de la Universidad Central de Venezuela (UCV) en 2007 como licenciado en Física. Desde ese mismo año se desempeñó como instructor a tiempo completo e investigador en el laboratorio de magnetismo de la Facultad de Ciencias. Durante cinco años trabajó en proyectos relacionados a la óptica y memorias magnéticas, hasta que, relata, sintió que ya todos los temas de investigación en estos campos se encontraban agotados.

“Me sentí un poco frustrado porque no tenía ya muchas salidas, es decir, ya estaban resueltos la mayoría de los problemas y no eran potenciales fuentes de investigación. Pero a mí siempre me gustó la superconductividad, todo este tema de levitación magnética, todas sus potenciales aplicaciones, y entender qué pasaba”, aporta.

Su interés por la superconductividad lo llevó a contactar al doctor Ismardo Bonalde, actual presidente de la Academia Nacional de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales (Acfiman). Considerado la mayor autoridad en Venezuela sobre la materia y con amplio reconocimiento internacional, llevó a Landaeta a trabajar con él en el Laboratorio de Bajas Temperaturas del Centro de Física del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC).

Con Bonalde como tutor para su tesis doctoral, el físico pasó los siguientes cinco años trabajando en el IVIC en diferentes proyectos para tratar de entender el mecanismo de fondo de los superconductores, pero a nivel experimental. De estas investigaciones surgieron seis artículos publicados en importantes revistas como Physical Review (de la American Physics Society) y la británica Journal of Physics: Condensed Matter. También se consolidó el amor de Landaeta por esa rama tan misteriosa de la ciencia.

Me gusta la superconductividad porque es un tema muy curioso, porque va en contra de lo intuitivo que nosotros conocemos del día a día. Con las aplicaciones, te puedes imaginar lo que se puede hacer con un material que no disipe calor”, destaca.

El reconocimiento obtenido a partir de sus publicaciones con Bonalde hizo que Landaeta pudiera ser aceptado para realizar estudios posdoctorales en el extranjero. Luego de obtener su doctorado (pHD) en la UCV en 2017, entró al Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids. Uno de los pocos centros de investigación en el mundo con espacios enfocados en el estudio de los superconductores. De este modo, Landaeta parece por fin haber alcanzado a su maestro: “La vida me ha llevado a volverme experto en el tema también”, afirma.

¿Qué es la superconductividad?

Los materiales conductores han sido una pieza vital para el desarrollo tecnológico de la humanidad. Cualquier artefacto eléctrico o máquina depende de cables para funcionar, desde el sistema eléctrico que ilumina y calienta el hogar, hasta el metro, los automóviles y las industrias. Esto se permite debido a que los cables en su interior poseen materiales metálicos a través de los cuáles circula la electricidad.

Sin embargo, los conductores convencionales no son perfectos, y en su trayecto los electrones que pasan van perdiendo energía, la cual se disipa en forma de calor. A esta resistencia que ejerce el material al paso de la corriente eléctrica se le conoce como resistividad. Aquí es donde entra en juego la superconductividad. Descubierta en 1911 por el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes, es una propiedad que tienen estos materiales para reducir su resistividad en la medida que disminuye su temperatura.

Cuando estos materiales son sometidos por debajo de una temperatura crítica, pueden convertirse en superconductores. Por supuesto, no todos los materiales logran un estado superconductor perfecto, y algunos solo lo logran a temperaturas casi cercanas al cero absoluto (la menor temperatura posible para la ciencia). De esta manera es posible que los electrones se trasladen de manera armónica, conservando la totalidad de su energía de principio a fin.

Mientras un conductor ordinario tiende a quemarse al recibir una carga eléctrica mucho mayor a su capacidad, los superconductores pueden transferir enormes cantidades de energía sin pérdidas, lo que abre todo un abanico de posibilidades para crear máquinas mucho más potentes y eficientes. 

Del mismo modo, los superconductores poseen una propiedad bastante característica, denominada efecto de Meissner, que consiste en la anulación total del flujo de los campos magnéticos en su interior, siendo expulsados al exterior. Esto permite, entre otros usos, que los imanes sean capaces de levitar al estar encima del superconductor. Este fenómeno ha sido aprovechado actualmente por los trenes de levitación magnética, los cuales alcanzan altísimas velocidades al estar suspendidos sobre los rieles sin tocarlos.

El experimento

El artículo publicado en Science muestra los resultados del experimento realizado en el Max Planck Institute. La investigación se centró en un material de fermiones pesados descubierto por Khim, denominado Cerio-Rodio 2-Arsénico 2 (CeRh2As2). De acuerdo con el paper, se midió la susceptibilidad magnética del material revelando la presencia de dos fases distintas, lo cual lo convierte en un superconductor no convencional. De esa medición estuvo a cargo Landaeta.

“El descubrimiento que tenemos es que logramos explicar que este efecto pasa y adicional tenemos una transición interna dentro del estado superconductor que cambia de una manera a otra, que revela un potencial muy importante, no solo en aplicaciones, sino en el entendimiento profundo del fenómeno”, comenta al respecto.

Landaeta utilizó para esto un susceptómetro construido por él, el cual es capaz de medir oscilaciones cuánticas. Sometió el material a temperaturas extremas cercanas al cero absoluto para activar su estado superconductor. En este caso, al tener una temperatura crítica de 0,26 grados Kelvin (°K), el científico llevó el CeRh2As2 hasta los 0,035 °K, equivalentes a -273.12 grados centígrados.

Reconoce que el hecho de tener una temperatura crítica tan baja lo hace poco atractivo para la industria, al no poseer una aplicación práctica. Sin embargo, reitera que lo importante es la observación de un fenómeno tan particular y cuya comprensión todavía no está del todo segura. Aquí aplicaría otra famosa cita de Pasteur: “Desgraciados los hombres que tienen todas las ideas claras”.

Detrás del fenómeno

El trabajo de Landaeta al medir la susceptibilidad del material fue estudiar cómo se desarrollaba su efecto de Meissel. Para ello, indujo un campo magnético externo con el fin de sobrecargarlo y hacerle romper su estado de superconductividad. “Los campos magnéticos destruyen la superconductividad. Y parte de entender las propiedades de los superconductores es descifrar cómo es el proceso de destruir el estado superconductor con campo”, explica.

Para romper el estado de este superconductor en específico se requirió de una gran cantidad de energía debido a la intensidad de sus campos magnéticos. Al hacer esto, descubrió que de la fase en la que se encontraba el material emergió otra completamente nueva y no convencional. Lo normal, acota, es que los superconductores presenten siempre una sola fase, y solo conoce dos materiales más capaces de tener múltiples fases.

“Es un estado de la materia muy exótico, tan raro que no se entiende cómo puede pasar. Tenemos ideas a nivel científico de cómo esto puede pasar, pero no se entiende”, agrega.  

Para poder apreciar el efecto de Meissel, es necesario que ocurra lo que denomina una transición entre fases. Por fases se entiende el estado de la materia, que comúnmente se suele asociar a sólido, líquido y gaseoso. La transición es el momento en que se pasa de un estado a otro, como cuando el agua se transforma en hielo o vapor. Sin embargo, durante el estado de superconductividad se pueden apreciar estados únicos donde se rompen las leyes convencionales de la física. Por ejemplo, se crean fases en las que las cargas iguales en lugar de repelerse se atraen. Aunque en algunos casos existen explicaciones a estas propiedades de los superconductores, ninguna de ellas aplica para el CeRh2As2.

Grupo de investigación de superconductividad y metales no convencionales. Foto: Cortesía Instituto Max Planck
Resulta interesante que aquí ocurra este efecto que evidentemente no es explicado por la teoría convencional que conocemos y tiene una transición entre dos estados de la materia diferentes. Por eso es tan raro, pero en este caso está bien determinado que en una fase pasa espontáneamente como de un tipo de fase A a un tipo B mucho más complejo, con propiedades muy diferentes entre ellos”, cuenta.

¿Cree que un trabajo de esta envergadura podría haberse conseguido en el Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas?

— Honestamente sí, pero en un universo paralelo. Me duele decirlo, pero el IVIC tiene muchos investigadores de primera línea mundial y Venezuela tenía muchos científicos de primera que se fueron. La gran mayoría emigró. Venezuela tenía un gran potencial científico y el IVIC fue la tapa del frasco en Latinoamérica hasta los años noventa. La gente no sabía eso, que el IVIC era el tope de la ciencia en Latinoamérica. Y las universidades venezolanas no eran nada malas. Ahora me doy cuenta que la formación que nos dieron no era mala, pero todo se fue degradando a un punto en que se volvió insostenible.

«Es imposible hacer investigación en Venezuela. Me duele decirlo porque mi idea era hacer un postgrado afuera y luego volver al IVIC, pero no puedo. Dejando a un lado el sueldo, no hay recursos para hacer este calibre de investigación. Pero sí, pudo haber sido posible lograr este tipo de resultados en otra Venezuela. Teníamos con qué», completa.

Un futuro de posibilidades

El día en que se logre crear superconductores que se mantengan a temperatura ambiente, la forma en que percibimos la tecnología cambiará completamente. Así lo cree Landaeta, para quien ese momento podría llegar en 50 años o la próxima semana. Todo dependerá del grado de comprensión se tenga en el futuro del mecanismo de fondo que permite su funcionamiento.

Si logramos tener superconductores a temperatura ambiente, podríamos tener super computadoras, o carros y patinetas voladoras. La tecnología va a cambiar brutalmente, pero no entendemos por qué ocurre ese fenómeno a ciencia cierta. Por eso es que hay esfuerzos grandes en esta investigación”, apunta.

Las propiedades exóticas del compuesto estudiado por Landaeta y Khim, si bien actualmente no poseen un interés industrial, sí pudieran ser importantes en el futuro. Su tipo de fase lo convierte en un fuerte candidato a ser lo que el venezolano llama superconductores topológicos. Afirma que este tipo de materiales pueden tener un impacto profundo dentro de la computación cuántica. Este sistema informático, todavía en sus fases experimentales, podría dejar en la edad de piedra a las computadoras convencionales más potentes de la actualidad. 

“Está muy en boca de todos y sin duda será un cambio radical en nuestra percepción de la información”, vaticina. Landaeta incluso compara la competencia entre diferentes países y empresas para desarrollar computadoras cuánticas funcionales con la carrera espacial.

Las posibilidades son infinitas. Escenarios casi de ciencia ficción. Por eso trabajan equipos de todo el mundo, incluido el del venezolano, avanzando paso a paso con cada descubrimiento. Landaeta destaca que hace 110 años se desconocía la existencia de los superconductores, y hace 50 apenas se empezaban a entender sus propiedades. Hoy, su hallazgo, aunque no definitivo, ayuda a explorar nuevos horizontes dentro de ese campo virgen.

Afirma que no hay limitaciones teóricas para estas aplicaciones, por lo que espera en su vida pueda llegar a ver los superconductores normalizados en la tecnología cotidiana. Así que más que magia, es ciencia lo que labra el futuro para Landaeta.

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