Revolución en la física de materiales
El hechizo de la luz: la materia se puede transformar con un solo pulso láser
Un equipo científico logra reescribir las propiedades magnéticas de un material de forma casi instantánea
Un pulso láser ultracorto altera al instante las propiedades magnéticas de un material, abriendo una nueva era en la física del estado sólido. / ChatGPT/T21.
EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
Madrid, 22 JUL 2025
Ya es posible apuntar con un haz de luz a un objeto y cambiar sus características fundamentales. Esto, que parece sacado de la ciencia ficción, es precisamente lo que ha conseguido un grupo de físicos. Utilizando pulsos de láser ultracortos, han logrado "dialogar" con el ADN magnético de la materia para modificarlo a voluntad, un avance que redefine los límites de la física de materiales.
Científicos de la Universidad de Constanza en Alemania han logrado alterar las propiedades fundamentales de un material utilizando pulsos de láser, un avance que abre la puerta a la creación de nuevos estados de la materia y tecnologías de procesamiento de datos ultrarrápidas. Este logro, publicado en la revista Science Advances, se basa en la manipulación de unas cuasipartículas conocidas como magnones.
En un material magnético, los espines de los electrones (su propiedad magnética intrínseca) están ordenados. Un magnón es una excitación colectiva de estos espines, que puede visualizarse como una onda que se propaga a través de la estructura magnética del material. Estas ondas son, en esencia, parte del "ADN magnético" que define las propiedades de un sólido.
La investigación se centró en la idea de que, si se pudiera controlar estas ondas magnéticas sin simplemente calentar el material, sería posible cambiar sus características fundamentales de forma controlada y no térmica. Sería algo así como cambiar las propiedades de un material para que se convierta casi mágicamente en un material diferente, explican los autores de este trabajo.
El experimento: una sinfonía de luz y magnetismo
El equipo de investigación utilizó pulsos de láser ultracortos para "golpear" un material magnético de forma muy específica. El objetivo no era calentar el material, sino excitar selectivamente magnones de "alto momento", es decir, ondas magnéticas de muy alta energía y frecuencia.
Lo que observaron fue un efecto sorprendente: estas ondas de alta energía, una vez excitadas por el láser, interactuaron con otras ondas magnéticas de "bajo momento" presentes en el material. Esta interacción provocó un cambio en las propiedades de estas últimas, modificando su frecuencia y amplitud.
En la práctica, la luz actuó como un director de orquesta que, en lugar de hacer que todos los músicos toquen más fuerte (lo que equivaldría a calentar el material), hizo que un grupo de instrumentos influyera en otro para cambiar la melodía por completo.
Este proceso, denominado "renormalización dinámica", demuestra que es posible modificar las interacciones magnéticas fundamentales dentro de un material a través de la luz, alterando sus propiedades hasta en un 10% de sus valores en estado fundamental, explican los investigadores en su artículo.
Hacia una nueva generación de materiales y tecnologías
Las implicaciones de este control sobre la materia van mucho más allá de una simple curiosidad de laboratorio, abriendo caminos hacia tecnologías que hoy parecen de ciencia ficción. En el horizonte más inmediato, este dominio sobre los magnones promete revolucionar el procesamiento de datos.
Lo que vislumbra son sistemas de almacenamiento y computación que operen a frecuencias de terahercios, una velocidad inalcanzable para la electrónica actual, que se ve constantemente frenada por el calor que genera. Al manipular el magnetismo con luz en lugar de con corrientes eléctricas, se podrían superar estas barreras térmicas, dando lugar a una computación ultrarrápida y eficiente.
Sin embargo, el verdadero potencial de esta técnica reside en su capacidad para reescribir las reglas fundamentales de la materia. Al manipular las interacciones magnéticas con precisión, los científicos podrían inducir transiciones de fase, forzando a los materiales a adoptar estados exóticos que no se encuentran en la naturaleza.
Se especula incluso con la posibilidad de generar una condensación de Bose-Einstein de magnones —un estado cuántico en el que miles de cuasipartículas se comportan como una sola— o incluso de provocar superconductividad, el sueño de una transmisión de energía sin pérdidas, mediada por estas fluctuaciones de espín inducidas por la luz.
Aunque todavía es prematuro sacar conclusiones definitivas, este avance representa un paso fundamental hacia la ingeniería de materiales "a la carta". Se perfila un futuro en el que las propiedades de un sólido, como su conductividad o su respuesta magnética, podrían ser modificadas de forma reversible y casi instantánea utilizando únicamente un pulso de láser.
Esto permitiría adaptar la materia a nuestras necesidades en tiempo real, creando materiales con funcionalidades dinámicas que hoy solo podemos imaginar.
_____________
Referencia
Dynamical renormalization of the magnetic excitation spectrum via high-momentum nonlinear magnonics. Christoph Schönfeld et al. Science Advances, 20 Jun 2025, Vol 11, Issue 25. DOI: 10.1126/sciadv.adv4207
__________
Fuente:
