El efecto túnel de magnetización, un hito histórico para la ciencia del siglo XX

Ésta es la primera vez que un físico español es reconocido en nuestro país como descubridor de un nuevo fenómeno físico en la historia de la física: el efecto túnel mesoscópico de la magnetización en imanes moleculares (Physical Review Letters, 1996). Este avance científico, recogido en los libros de texto sobre magnetismo, explica como los polos magnéticos de pequeños imanes formados por millones de átomos, a muy bajas temperaturas, pueden cambiar de orientación por el efecto túnel y sin gasto energético. Ahora, la revista Nature califica este descubrimiento de hito histórico en la ciencia del espín (propiedad de las partículas elementales asimilable a una rotación sobre su eje y relacionada con su campo magnético).

Milestones in Spin destaca también las contribuciones científicas de primeras figuras del mundo de la física, entre ellos los premios Nobel de Física Albert Einstein (1921); Paul A. M. Dirac (1933); Otto Stern (1943); Felix Bloch y E. M. Purcell (1952), Douglas Osheroff, Robert Richardson y David Lee (1996); Frank Wilczek, David Gross y David Politzer (2004), y Albert Fert i Peter Grünberg (2007).

El principio de incertidumbre rige el mundo de la física cuántica: no es posible conocer la posición y el momento de un objeto al mismo tiempo. Ésta es una propiedad de los objetos cuánticos y no depende de la capacidad para hacer una medida exacta. Esta incertidumbre, a escala macroscópica, no se puede detectar experimentalmente, y eso ha generado un intenso debate científico en las fronteras de la física cuántica y en el mundo mesoscópica. Para los investigadores, el efecto túnel es una consecuencia insólita de la mecánica cuántica, y los imanes de tamaño mesoscópico son los mejores sistemas para detectar fenómenos cuánticos de efecto túnel.

En concreto, el monográfico refleja 23 hitos históricos en el estudio del espín, desde el descubrimiento del primer fenómeno físico en este campo (efecto Zeeman, 1896) hasta la actualidad. El hito 22, bajo el título "Mesoscopic tunneling of magnetization", se centra en el efecto túnel cuántico en polos magnéticos, un fenómeno descubierto y descrito por Javier Tejada, J. R. Friedman, M. Sarachik i Ron Ziolo en el artículo "Macroscopic measurement of resonando magnetization tunneling in high-spin molecules"(Physical Review Letters, 1996).Con este trabajo, los científicos determinaron que la reorientación de los polos magnéticos de imanes de tamaño mesoscópico tiene lugar a través del efecto del túnel cuántico, una curiosa propiedad del mundo cuántico por la cual una partícula elemental puede desaparecer y reaparecer fuera del espacio donde está confinada

De acuerdo con las teorías del físico Eudgene Chudnovsky sobre el efecto túnel, Tejada y colaboradores trabajan en magnetismo de los imanes mesoscópicos, impulsando el descubrimiento de nuevas leyes fundamentales de los fenómenos cuánticos en el magnetismo: la primera evidencia experimental del efecto túnel de la magnetización (1992), el efecto túnel resonante de espín (1996), la coherencia cuántica de espín (1999) y la deflagración magnética cuántica (2005). Science, Nature y Physics Today son algunas de las revistas de proyección internacional que en 1996 se hicieron resonancia del nuevo efecto de la física descubierto por el equipo de investigadores de la UB y de los Estados Unidos.

En el ámbito de la física del espín, hay que subrayar que el artículo «Field tuning of thermally activated magnetic quantum tunnelling in Mn12-Ac molecules», la segunda evidencia del efecto túnel mediante una técnica independiente publicada en la revista Europhysics Letters (1996), está firmado por los investigadores Javier Tejada, Joan Manel Hernàndez y X. X. Zhang del Departamento de Física Fundamental de la UB, con F. Luis i J. Bartolomé del Instituto de Ciencias de Materiales de Aragón, y Ron Ziolo de Xerox Corporation de Nueva York.

¿Qué aplicaciones tiene el efecto túnel? Ordenadores cuánticos, transformadores eléctricos, plásticos y refrigeradores magnéticos, brújulas mesoscópicas de alta sensibilidad y catalizadores magnéticos son algunas de las aplicaciones tecnológicas que podría tener el efecto túnel en un futuro. Las expectativas abiertas por el efecto túnel resonante de espín en el campo de la física aplicada y la básica no acaban aquí, sino que abren nuevas fronteras para estudiar nuevos fenómenos cuánticos macroscópicos y verificar teorías.

Premio Príncipe de Viana de la Cultura 2006 y doctor honoris causa por la City University de Nueva York en 1996, Javier Tejada es un prestigioso experto en el campo del magnetismo y en el estudio de los efectos cuánticos en magnetismo y superconductividad utilizando microondas y ondas acústicas como alta frecuencia. Catedrático del Departamento de Física Fundamental, dirige el Laboratorio UBX (UB-Xerox) y el Grupo de Magnetismo de la UB, y es miembro de la Real Sociedad Española de Física, la Sociedad Catalana de Física, la New York Academy of Sciences y el American Physical Society.

Javier Tejada es autor de más de 280 trabajos científicos en revistas de prestigio como Science, Physical Review Letters, Physical ReviewB, Europhysics Letters, Applied Physics Letters o Nature Materiales. Tejada, que dispone de quince patentes de ámbito internacional en colaboración con empresas e instituciones, ha sido reconocido con el Fellow de la American Physical Society (2000), la Medalla Narcís Monturiol de la Generalitat de Catalunya (1994), el International Award of Xerox Foundation (1998) y la distinción de la Generalitat de Catalunya para la Promoción de la Investigación Universitaria (2001), entre otras distinciones.