Galtzerdi solteak tiraderaren bazter batean gelditzen dira, eta oinetako batek deus guti balio du bere bikotekiderik gabe. Gauza bera gertatzen da eskularruekin eta belarritakoekin. Gizarteari bikoteak osatzea gustatzen zaio, baina zer gertatzen da baten bat bakarrik gelditzen bada? Mundu kuantikoan, behintzat, badago aldea.
Izan ere, Nanoguneko ikertzaileek frogatu dute molekula kate batean molekula bat gehitzeak edo kentzeak kate horren portaera magnetikoa aldatzen duela, baita supereroaleekin duen elkarrekintza ere. Supereroale izeneko materialak eroale perfektu bilakatzen dira tenperatura arras baxuetan, eta korronte elektrikoa erresistentziarik gabe garraiatzen dute.
Nanoguneko Detekzio Kuantikoko Mikroskopia taldeko zientzialariak Santiago de Compostelako Unibertsitateko CiQUS zentroko kimikariekin lankidetzan aritu dira, eta ikerketaren emaitzak Nature aldizkarian argitaratu zituzten urrian. Artikuluaren egile nagusiak hiru dira: Katerina Vaxevani greziarra, Stefano Trivini italiarra, eta Jon Ortuzar (Gernika, Bizkaia, 1998). «Lehenak izan gara bi mundu elkartzen: magnetismoa duten molekulak, batetik, eta gainazal supereroaleak, bestetik», azaldu du Ortuzarrek.
«Lehenak izan gara bi mundu elkartzen: magnetismoa duten molekulak, batetik, eta gainazal supereroaleak, bestetik»
JON ORTUZARNanoguneko ikertzailea
Kobrea, erraterako, eroale «oso ona» da, eta egungo sistema elektriko gehiena metal horrekin eginda dago. Baina, Ortuzarren arabera, ez da perfektua: «Kobrezko kableak berotu egiten dira korrontea pasatzean; orduan, ezin duzu nahi beste korronte jarri». Gauza bera gertatzen da bonbilletako wolframarekin.
Alabaina, badaude material batzuk tenperatura arras baxuetan supereroale bihurtzen direnak, hala nola beruna, aluminioa eta niobioa. «263,15 gradu zero azpitik edo hamar kelvinetik behera korronte elektriko bat jarriz gero, ez dira berotzen», esplikatu du ikertzaileak. Ospitaleetan erresonantzia magnetikoak egiteko makinetan, adibidez, supereroaleak erabiltzen dira, korrontea «etengabe bueltaka» ibil dadin.
Ortuzarren lantaldeak niobioa hautatu zuen: «Industria espazialean asko erabiltzen da, metal gogorra baita. Naturan, beste elementu batzuekin konbinatuta egoten da». Ikerketa zentrora niobioa bere forma puruan ailegatu zen, baina ikerlariek 25-30 geruza atomikoko urrezko mintz bat gehitzea erabaki zuten: «Supereroankortasuna ematen digu niobioak, eta urreak, berriz, molekulak eraikitzeko behar diren propietate kimikoak». Hala, material berria sortu zuten: urre niobioa.
«Supereroankortasuna ematen digu niobioak, eta urreak, berriz, molekulak eraikitzeko behar diren propietate kimikoak»
JON ORTUZARNanoguneko ikertzailea
Behin gainazal supereroale bat edukita, ikertzailearen hitzetan, hurrengo pausoa bertan jarriko zituzten molekula magnetikoak sortzea izan zen. Oraingoan, grafenoaren alde egin zuten, eta Galiziako lankideek eraiki zituzten: «Hexagono forman antolatutako karbono atomoen geruza bakar batez osatuta dago grafenoa. Ez da magnetikoa, baina forma jakin batzuetan ebakiz gero bai».
Ondoren, molekula horiek gainazal supereroaletan paratu behar ziren. Hain zuzen ere, horretan eman zuen Vaxevanik bere doktoretzaren zati handi bat: «Saiakera asko egon ziren, askotan apurtuta edo forma arraro batekin ateratzen baitziren. Baina hamargarren saiakeran edo ikusi genuen perfektu zegoela, eta hori izan zen ikerketako eureka unea».
Bi materialen arteko interakzioa neurtzeko garaia ailegatu zen, baina mikroskopio arrunt batek ez zien balio: «Leiar konbergenteek mugak dauzkate, ezin baita ikusi argiaren uhin luzera baino txikiago den ezer —mikrometro bateko edo ehunka nanometroko tamaina—». Atomoak, ordea, angstrometan neurtzen dira, nanometro bat baino hamar aldiz txikiagoak baitira.
Hortaz, Ortuzarrek eta Trivinik tunel efektuko mikroskopioa erabili zuten: «Wolframez egindako punta oso zorrotza dauka, atomo bakar batean amaitzen dena. Punta hori laginaren gainetik pasatu genuen, braillez irakurtzen ariko bagina bezala, eta sortutako korronte elektrikoa neurtu genuen». Horrela, bizpahiru hilabetez gainazala «atomoz atomo» aztertzen aritu ziren.
Zehazki, trianguleno deituriko hiruki formako grafeno zati txikiei behatzea lortu zuten. Horietako bakoitzaren spina bat zen (S=1). Magnetismoari lotutako propietate kuantiko bat da spina. Ortuzarrek azaldu du triangulenoek joera dutela era antiferromagnetikoan akoplatu eta Heisenbergen katea osatzeko: «Lehena gora begira jartzen da, bigarrena behera, hirugarrena gora, eta horrela hurrenez hurren. Aurkako lerrokatze horren ondorioz, spinek bata bestea ezeztatzen dute, eta kate barruan ez dago magnetismorik».
Muturrek, ordea, ez dute kate barruko unitateek bezala jokatzen, haiek spin erdia baitute (S = ½). Hortaz, katea bikoitia bada, spin erdiak «antiferromagnetikoki» lotuko dira. Izan ere, mutur bat goiti eta bertzea beheiti begira egonen da, eta, ondorioz, bata bestea ezeztatu eta magnetismoa deuseztatuko dute.
Aldiz, kate bakoiti batean bi erpinak «ferromagnetikoki» lotuko direla adierazi du ikertzaileak: «Muturreko spinak norabide berean geratuko dira, ez dute bata bestea ezeztatuko, eta magnetismoa sortuko da». Gakoa, beraz, parekotasuna da, hau da, katearen unitate kopurua bikoitia ala bakoitia den.
Supereroankortasunari eragiten dio horrek; izan ere, zientzialariaren arabera, magnetismoak supereroankortasuna «apurtu» egiten du: «Bost triangulenoko kate batean magnetismoa dagoenez, supereroankortasuna lokalki eten eginen da. Baina seigarrena jarriz gero, ez da apurtuko». Katea luzatzen joan ahala, ordea, bi muturren arteko interakzioa ahultzen doala ohartarazi du: «30 unitateko kateetan, adibidez, bi muturrak oso urrun daude, eta independenteak dira».
Nanogunean hamalau unitate arteko kateak ikertu dituzte, eta horietan interakzioa nabarmena da. Ortuzarren ustez, aurkikuntza «polita» da, modua ematen baitu «kate osoaren magnetismoa kontrolatzeko» trianguleno bat gehituta edo kenduta: «Kateen eta supereroalearen arteko interakzioa pizteko edo itzaltzeko metodo bat izan daiteke».
Etorkizun kuantikoa
Gaur egun, ordenagailu arruntek milioika urte beharko lituzkete problema matematiko batzuk ebazteko. Kriptografia da horietako bat. Izan ere, ordenagailu arruntek informazioa gordetzeko bitak erabiltzen dituzte; 0 edo 1 sistema, alegia. Ordenagailu kuantikoen basean, berriz, bit kuantikoak daude, eta horiek, gainezarpenari esker, 0 eta 1 egoeran egon daitezke aldi berean: «Schrodingerren katuaren antzekoa da, eta teorikoki oso arin ebatziko lituzkete kalkulu matematikoak», kontatu du ikertzaileak.
Baina konputazio kuantikoak arazo bat du: «oso hauskorra» da. «Inguruko perturbazioek egoera kuantikoa honda dezakete; gaur egun, bit kuantikoek milisegundo bat bakarrik irauten dute gehienez». Aitzitik, Nanogunean lortutako molekula magnetikoak «oso sendoak» direla baieztatu du Ortuzarrek: «Simetriaz babestuta daudenez, ez dira kanpoko zaraten ondorioz apurtzen».
Hortaz, etorkizunean interesgarriak izan daitezke konputazio kuantikoan, «egoera kuantiko egonkorragoak» sortzeko. Dena den, ikertzaileak nabarmendu du horretarako «asko falta» dela: «Gaur egun, horrelako sistema molekularrarekin edozein operazio kuantiko egitea ezinezkoa da. Baina topologiaren fisika oinarrizkoa ikasteko oso ondo dago».
Nature zigilua
Sei hilabete egon ziren analisiak egiten eta teoria sortzen, eta, egindakoaren garrantziaren jakitun izan arren, Ortuzarrek aitortu du hasieran ez zutela Nature aldizkarira bidaltzeko asmorik: «Ez genuen pentsatzen onartuko zutenik; inpostorearen sindromea izan genuen». Baina lankide batek konbentzitu egin zituen.
«Hiru pertsonek zure artikulua irakurri eta kritikatu egiten dute, eta, egia esan, inoiz ez ditut hain kritika onak eduki. Gainera, normalean urtebete baino gehiago itxaron behar duzu bidaltzen duzunetik publikatu arte, eta guk sei hilabetean argitaratu dugu», erran du ikertzaileak, pozik baina apur bat harrituta. Izan ere, aldizkari horretan artikulu bat argitaratzea «oso konplexua» da, onarpen tasa «oso baxua» baitu.
Bere karrera profesionalerako onuragarria izanen delakoan dago: «Nature eta Science aldizkariek kontrolatzen dute joera zientifikoa, eta gure artikulua horietako batean argitaratuta egonda, baliteke jendea askok irakurtzea». Dena den, ikertzaileak argi utzi nahi izan du artikulu batek ez duela zertan hobea izan horrelako aldizkari batean argitaratu dutelako: «Ez dira hain ospetsuak zientzia ona publikatzen dutelako, famatuak direlako baizik».
Edonola ere, ziur dago «kalitatezko lan bat» egin dutela: «Oso pozik nago artikuluarekin: ez dauka akatsik, ez dago galdera zabalik, eta denak bat egiten du teoriarekin». Molekula kate bikoitiak ala bakoitiak nahiago dituen galdetuta ere, Ortuzarrek ez du zalantzarik egin: galtzerdiak bezala, molekulak ere bikoteka nahiago.
