Investigador del Departamento de Física publicó artículo en la prestigiosa revista Nature Quantum Materials

Jhon W. González, junto a colaboradores de la Universidad Tecnológica de Delft (Delft-Holanda), y de la Universidad de la Laguna (Tenerife-España) lograron controlar de forma independiente dos tipos de magnetismo en un solo átomo.

Publicar en una revista de alto impacto del prestigio de Nature Quantum Materials no es fácil, como dato, solo el 7 % de los artículos enviados terminan siendo publicados. Para lograrlo hay que asegurar tanto la calidad de la investigación como la novedad e impacto de la misma, por lo que haberlo conseguido por Jhon W. González de nuestro Departamento de Física,  junto a investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (Holanda) y de la Universidad de la Laguna (Tenerife-España), es de gran relevancia.

Qué tiene de novedoso este artículo. “Hemos logrado controlar de forma independiente dos tipos de magnetismo en un solo átomo. Este resultado podría llevar al desarrollo de nuevas formas de almacenamiento de la información, demostrando que en el futuro los dispositivos electrónicos podrían ser aún más pequeños. Este descubrimiento abre la puerta al almacenamiento de dos bits de información en un solo  átomo” agrega González.

Normalmente – prosigue el investigador – “cuando se deposita un átomo sobre una superficie, la fuerte interacción entre ellos hace que sea muy difícil controlar las propiedades del átomo. En nuestro caso, el átomo magnético (hierro) se deposita sobre una capa aislante compuesta de cobre y nitrógeno que, a su vez, está sobre un substrato de cobre y oro. Este trabajo sitúa al átomo de hierro sobre uno de nitrógeno, lo que permitió preservar sus propiedades magnéticas . En el pasado, otros investigadores habían explorado sistemas similares sin obtener ninguna respuesta magnética; la combinación de cobre y nitrógeno parece ser la clave”.

¿Cuál es la importancia de este artículo que permitió su publicación?

En este trabajo se lograron varios hitos. Por un lado, el substrato tiene una composición química compuesta principalmente por cobre que permitió que, por primera vez, se midieran excitaciones magnéticas en un átomo de hierro en una superficie aislante. Por  otro lado,  logramos manipular el momento magnético orbital y el momento magnético de espín de forma independiente, esto parecía algo imposible de conseguir.

– ¿Qué es lo que persiguen con ella (la investigación)?

-El objetivo final es poder almacenar información en unos pocos átomos y lograr que permanezca estable en el tiempo, lo suficiente para que sea útil como dispositivo. Si bien en los últimos años se ha avanzado, aún falta mucha investigación y desarrollo para alcanzarlo. Nuestro resultado principal radica en la capacidad de controlar los átomos e incluso las propiedades de sus electrones.

-¿En qué estás trabajando actualmente?

-En estos momentos, gracias a un proyecto ANID-FONDECYT de iniciación científica, he tenido los recursos para desarrollar mi investigación de forma independiente y estoy muy agradecido por ello.  Mi trabajo se centra en el estudio de las propiedades electrónicas y magnéticas de sistemas en la escala nano, incluyendo materiales en dos dimensiones, impurezas en superficies, y tratando de predecir nuevos materiales. El objetivo de mi trabajo como físico teórico, es proponer nuevos dispositivos electrónicos a partir de estos materiales.

Actualmente estoy colaborando con físicos experimentales principalmente de instituciones europeas. Trabajar en estos proyectos multidisciplinarios siempre es emocionante, la mayoría de las veces no sabes lo que vas a encontrar y nuestro aporte es tratar de explicar esos resultados experimentales.

Aunque mi regreso a Chile y a la USM ha sido un poco accidentado, afortunadamente, poco a poco he podido desarrollar proyectos de investigación muy interesantes con colegas del Departamento de Física. Es emocionante trabajar en un ambiente donde se pueden discutir ideas con otros investigadores.

LOS SIGUIENTES PASOS

¿Cómo ha sido trabajar durante la cuarentena?

-Trabajar en el área teórica es una ventaja y quiero pensar que me permite seguir desarrollándome con cierta normalidad. Sin embargo, ha sido un desafío compatibilizar los tiempos en la casa, porque mi esposa y yo debemos organizarnos en nuestras labores profesionales y académicas, y el cuidado de nuestro hijo.

Hemos tenidos que adaptarnos, realizar modificaciones dentro de nuestro hogar para habilitar espacios de trabajo que permitan sacar adelante los proyectos tanto laborales como familiares. Esto ha significado realizar inversiones que no estaban contempladas para tener las condiciones de trabajo necesarias para responder a nuestras responsabilidades.

Evidentemente también afecta lo que pasa a nuestro alrededor, como por ejemplo vivir en una ciudad en cuarentena, a veces, es difícil abstraerse de esto. Sin embargo, seguimos concentrados en el desarrollo de nuestros proyectos científicos y así cumplir con los compromisos con la Universidad.

-Después de esta publicación qué sigue? ¿seguirán ahondando más en esta investigación?

-El siguiente paso en esta colaboración, es entender las mediciones realizadas cuando ponemos cerca 2 o 3 átomos de similares características para aumentar la capacidad de almacenamiento de información y mejorar los tiempos de coherencia (tiempo en que el sistema mantiene la información). Es importante entender que cuando estudiamos las propiedades físicas a escala atómica, las cosas no siempre salen como uno espera.

Por otro lado, mi objetivo es seguir trabajando en esta colaboración y en los demás proyectos de investigación en los cuales estoy involucrado. Me gustaría en un futuro cercano dirigir una tesis doctoral. Considero un logro poder demostrar que, incluso en estos momentos, es posible hacer ciencia de punta, siendo altamente competitivos y dejando en alto el nombre de mi Alma Mater.

Más información:

Rejali, D. Coffey, J. Gobeil, J. W. González, F. Delgado and A. F. Otte. “Complete reversal of the atomic unquenched orbital moment by a single electron”. npj Quantum Mater.5, 60 (2020).

https://doi.org/10.1038/s41535-020-00262-w