Superconductores: Una física argentina premiada internacionalmente

Yanina Fasano recibió el Premio de Investigación Georg Forster, otorgado por la Fundación Alexander von Humboldt de Alemania. El galardón fue bautizado con ese nombre en honor al prestigioso etnólogo alemán, uno de los precursores de la literatura de viajes con fundamentación científica. Se trata de una distinción que reconoce las trayectorias y, en este caso, fue destinado a científicos y científicas de las Ciencias Naturales y Humanidades. Por Argentina, fue reconocida la doctora en Física, egresada y docente del Instituto Balseiro, y también el sociólogo Gabriel Kessler.

Como resultado, Fasano –Investigadora del Conicet en el Laboratorio de Bajas Temperaturas del Centro Atómico Bariloche– realizará una estadía en Alemania (Leibniz IFW Institute de Dresden) para continuar con su formación en materiales superconductores. Se configura como un campo en plena expansión y con aplicaciones bien diversas: desde imanes súper potentes que se emplean en centrales nucleares, aceleradores de partículas y resonadores magnéticos; hasta cables que conducen electricidad sin perder energía y trenes que levitan.

La Fundación Alexander Von Humboldt se creó en 1953 en Alemania. Con su sede en la ciudad de Bonn, se destaca por conformar una red de 26 mil científicos y científicas, pertenecientes a más de 140 naciones. Entre ellos, nada más ni nada menos que 51 premios Nobel. Quienes obtienen el premio cada año son escogidos luego de ser nominados por colegas alemanes e invitados. “El hecho de que pares tan prestigiosos hayan decidido nominarme fue una gran sorpresa. Fue lindo recibir tantos saludos, una felicidad compartida por compañeros y por gente ajena a la comunidad. Toda la vida me dediqué a esto, le puse mucha energía. Siento que es una responsabilidad muy grande representar en este espacio a la ciencia argentina”, expresa Fasano.

Aunque los premios científicos suelen reconocer individualidades, la actividad científica se relaciona mucho más con una práctica colectiva. Desde esta perspectiva, la física opina: “Se reconoce la trayectoria individual pero, en cualquier caso, los avances y descubrimientos que se realizan vienen acompañados de los aportes de un grupo de trabajo. Más aún en la ciencia experimental, en donde no hay prácticamente artículos firmados por un solo autor. De hecho, los pocos que vi alguna vez, me hicieron pensar de inmediato: ‘Este se peleó con su jefe o con sus estudiantes’”, apunta entre risas.

Fasano nació en Rosario, pero estudió la Licenciatura en Física en el mítico instituto barilochense. Su doctorado lo realizó bajo la dirección del físico Paco de la Cruz (miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos) y realizó estancias de investigación en los Bell Laboratories (Estados Unidos). Para completar una formación de elite, el posdoctorado lo hizo en el laboratorio de microscopía túnel de barrido de la Universidad de Ginebra (Suiza).

Ahora bien, ¿qué es la superconductividad? Es la propiedad que tienen algunos materiales de conducir corriente eléctrica sin resistencia y sin perder energía, bajo ciertas condiciones de bajísimas temperaturas. “El primer material superconductor que se descubrió fue el mercurio. En 1911, el científico holandés Heike Onnes observó que la resistencia eléctrica de este metal desaparecía cuando se lo enfriaba a -269 ºC. Luego se comprobó en otros metales, que tenían la propiedad de ofrecer resistencia nula (es decir, son conductores perfectos) en condiciones de bajas temperaturas. Asimismo, son aquellos que dejan pasar la electricidad sin disipar y no permiten penetrar un campo magnético”, explica.

En 1986, mientras Argentina se coronaba campeona del mundo, la física experimental también festejaba sus propios goles, al descubrirse los superconductores de alta temperatura crítica. Previo a esa fecha, los superconductores de mayor temperatura crítica (es decir, el punto hasta el cual el material tiene la propiedad de ser superconductor) llegaban a 250°C bajo cero; sin embargo, para esa fecha, instituciones de punta en Estados Unidos, Europa y Japón pujaron por realizar investigaciones con materiales (cerámicos) capaces de sobrepasar ese límite y consiguieron llegar a los 170°C bajo cero. De hecho, por sus descubrimientos al respecto, Karl Müller (suizo) y Johannes Bednorz (alemán) fueron distinguidos con el Nobel de Física de 1987.

Desde el Centro Atómico Bariloche, Fasano trabaja en el Laboratorio de bajas temperaturas, que desde un comienzo fue pionero en el área y en la actualidad cumple 60 años de historia. “Sobre todo a partir de los 80’s, cada vez hubo más estudiantes que se formaban en el exterior y retornaban para armar sus propios equipos. Hoy tenemos una decena de investigadores y cada quien desarrolla su propia línea. Para poder hacer experimentos, es crucial contar con muestras adecuadas. Hay gente que se especializa en ello y es formidable, porque de lo contrario necesitaríamos que nos lleguen desde afuera y ello nos quitaría autonomía”, describe.

“Hacer crecer una muestra”, por lo general, se relaciona con saber cómo mezclar los elementos puros y colocarlos en hornos durante semanas, con el propósito de obtener materiales que funcionarán como insumos para la experimentación, la descripción y el análisis (la medición de sus propiedades) que vendrán en un segundo turno. “Si no contara con la ayuda de los colegas que crecen y caracterizan las muestras, y con todo el conjunto de personas que mantiene en funcionamiento al laboratorio, sinceramente, no podría hacer mis investigaciones”, admite.

Computación cuántica

Fasano realiza mediciones de las propiedades (estructurales de la materia y espectroscópicas) de los materiales superconductores. Estudia los estados que presentan a escala atómica, a partir del empleo de microscopios túnel de barrido. Desde 2018, un equipo de Google se encuentra detrás del diseño de una computadora cuántica; una iniciativa tan desafiante como cautivadora, en la medida en que, según se espera, permitiría resolver problemas hoy inaccesibles para las computadoras clásicas.

¿Cuál es el vínculo entre los trabajos de esta investigadora y la computación cuántica? “Funcionan en base a cúbits que, a diferencia de los bits de las computadoras clásicas (que tienen un estado 0 o un estado 1), además del 0 y el 1, presentan un estado cuántico con los dos estados a la vez. El obstáculo es que todo este desarrollo requiere de un material, un hardware específico. Una de las propuestas para resolverlo proviene de la computación cuántica topológica”, plantea.

Se requiere de un sistema físico que posea grados de libertad (que posibilite los estados 0,1 y su combinación) y que además sea insensible a las perturbaciones del entorno. En este sentido, se cree que algunos de los superconductores con los que trabaja Fasano podrían servir para cumplir con el propósito y, en última instancia, potenciar el desarrollo de la computación cuántica, un campo que podría revolucionar el paradigma dominante de la informática.

A partir de la distinción recibida, esta investigadora argentina tendrá la chance de viajar al laboratorio alemán a reforzar sus conocimientos y colaborar en la caracterización y el estudio de dichos materiales.