Físicos descubren el nuevo estado de la materia "mitad hielo, mitad fuego", según revelaron en estudio científico

​Un equipo de físicos del Laboratorio Nacional de Brookhaven identificó una nueva fase de la materia denominada "mitad hielo, mitad fuego". Este estado se caracteriza por una combinación única de espines electrónicos: algunos permanecen altamente ordenados ("fríos"), mientras que otros están altamente desordenados ("calientes"). El hallazgo, publicado en la revista Physical Review Letters, podría tener implicaciones significativas en tecnologías emergentes como la computación cuántica y la espintrónica. ​

Este descubrimiento se basa en estudios previos del mismo equipo, que en 2016 identificó una fase opuesta llamada "mitad fuego, mitad hielo". En esta nueva fase, los espines "calientes" y "fríos" intercambian posiciones, lo que permite transiciones de fase extremadamente precisas en un rango de temperatura muy estrecho. Estas transiciones podrían ser útiles para desarrollar nuevas tecnologías de almacenamiento de información cuántica y sistemas de refrigeración avanzados.

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Físicos descubren un nuevo estado de la materia

En un reciente avance liderado por científicos del Laboratorio Nacional de Brookhaven, se identificó una nueva fase de la materia bautizada como "mitad hielo, mitad fuego". Esta extraña condición se caracteriza por una distribución simultánea de electrones altamente ordenados y otros completamente desordenados, coexistiendo en el mismo material.

A nivel atómico, este equilibrio inusual surge a partir de una interacción conocida como “frustración magnética”, donde las partículas vecinas no logran alinearse completamente, generando una tensión interna que facilita estas transiciones cuánticas únicas. El descubrimiento no solo ofrece nuevas perspectivas sobre la dinámica de materiales magnéticos, sino que también podría abrir el camino hacia futuras aplicaciones en tecnologías como la espintrónica y la computación cuántica, donde el control preciso de los espines resulta clave.

¿Cómo se dio el descubrimiento del nuevo estado de la materia?

Todo comenzó en 2012, cuando los físicos Meifeng Yin y Alexei Tsvelik, junto a otros investigadores, iniciaron el estudio de un compuesto con propiedades magnéticas inusuales. Años después, en 2016, el equipo identificó una primera fase llamada "mitad fuego, mitad hielo", donde los espines "calientes" se encontraban en los átomos de cobre —con momentos magnéticos pequeños—, mientras que los espines "fríos", más ordenados y con momentos magnéticos grandes, se ubicaban en los átomos de iridio.

Este hallazgo representa un avance clave en la manipulación de fases magnéticas. Según el investigador Meifeng Yin, el descubrimiento aborda “uno de los desafíos centrales de la ciencia de materiales: entender y controlar las fases emergentes”. Las condiciones extremas que permiten la coexistencia de espines opuestos podrían allanar el camino para nuevas tecnologías de almacenamiento cuántico.

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Un rango de temperaturas extremadamente estrecho

El nuevo estudio liderado por Meifeng Yin reveló que la transición entre las fases "mitad fuego, mitad hielo" y su versión opuesta ocurre dentro de un rango de temperaturas extremadamente preciso. Este hallazgo permite entender mejor el comportamiento magnético del material y abre la puerta a tecnologías capaces de aprovechar estos cambios rápidos y controlados, conocidos como fenómenos de conmutación ultrarrápida.

"Encontrar nuevos estados con propiedades físicas exóticas –y entender cómo transitar entre ellos– es uno de los grandes desafíos de la física de materiales", explicó Yin. "Y ahora, la puerta a nuevas posibilidades está abierta de par en par".