{"id":146305,"date":"2019-03-06T23:24:29","date_gmt":"2019-03-06T22:24:29","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/matematicas\/?p=146305"},"modified":"2019-03-06T23:24:29","modified_gmt":"2019-03-06T22:24:29","slug":"premio-fronteras-del-conocimiento-fundacion-bbva-a-los-descubridores-de-los-aislantes-topologicos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/matematicas\/2019\/03\/06\/146305","title":{"rendered":"Premio Fronteras del Conocimiento Fundaci\u00f3n BBVA a los descubridores de los aislantes topol\u00f3gicos"},"content":{"rendered":"

De nuevo la topolog\u00eda, esa rama de las matem\u00e1ticas que se ocupa de estudiar aquellas propiedades que no cambian cuando un espacio se deforma sin romperse, est\u00e1 detr\u00e1s de un apasionante descubrimiento en la ciencia de materiales.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Si en 2016 los brit\u00e1nicos David J. Thouless (Profesor Em\u00e9rito en la University of Washington, Seattle, WA, USA), F. Duncan M. Haldane (Eugene Higgins Professor of Physics en la Princeton University, NJ, USA) y J. Michael Kosterlitz (Harrison E. Farnsworth Professor of Physics en Brown University, Providence, RI, USA), recibieron el Premio Nobel por el uso de conceptos topol\u00f3gicos para explicar la superconductividad (ve\u00e1se El desayuno del top\u00f3logo)<\/strong><\/a>, ahora la Fundaci\u00f3n BBVA premia a los norteamericanos Charles Kane (Urbana, Illinois, EEUU, 1963) y Eugene Mele (Filadelfia, Pensilvania, EEUU, 1950), por su descubrimiento de los aislantes topol\u00f3gicos, una nueva clase de materiales que se comportan como conductores en su superficie, pero como aislantes en su interior.<\/p>\n

Como se informa en la nota de prensa de la Fundaci\u00f3n BBVA, la inspiraci\u00f3n para su descubrimiento vino del estudio de un material que ha surgido como un nuevo paradigma, el grafeno. Ambos investigadores descubrieron que el grafeno (que se presenta en l\u00e1minas tan finas que su espesor es de un \u00e1tomo)\u00a0 pose\u00edan propiedades que estaban entre un estado intermedio entre el de conductor y el de aislante. La clasificaci\u00f3n entre materiales conductores y aislantes quedab rota, podr\u00eda haber materiales que se comportaran como aislantes en su interior pero que fueran conductores en su superficie.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Kane y Mele no solo hicieron el estudio te\u00f3rico sino que tambi\u00e9n dise\u00f1aron el m\u00e9todo para construirlos en el laboratorio. En principio eran materiales \u201cbidimensionales\u201d como el grafeno, pero m\u00e1s tarde se encontraron materiales tridimensionales e incluso en la Naturaleza. Hab\u00edan nacido los llamados \u201caislantes topol\u00f3gicos\u201d.<\/p>\n

Estos materiales admiten un flujo de electrones en su superficie (por lo tanto, pueden darse corrientes el\u00e9ctricas), debido a ciertas propiedades de simetr\u00eda temporal. Debe pensarse que estos materiales no son amorfos, sino lo que se llaman cristales, es decir, poseen una estructura reticular perfectamente ordenada. En el siguiente video se puede encontrar una r\u00e1pida y sencilla explicaci\u00f3n de lo que es un aislante topol\u00f3gico:<\/p>\n

[youtube]https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=zJ0-5oCc1rU[\/youtube]<\/p>\n

Recordemos que los electrones tienen una naturaleza ondulatoria caracterizada por una funci\u00f3n de onda que al moverse dentro de un cristal obliga a una coordinaci\u00f3n de manera que la funci\u00f3n de onda, salvo una fase, debe coincidir en cada nodo del ret\u00edculo cristalino. Existe as\u00ed una banda de energ\u00edas permitidas (la banda de Brilluin) que por periodicidad podemos unir los extremos y obtener un toro topol\u00f3gico. A los rangos de energ\u00eda en que no pueden estar los electrones se les llama bandas prohibidas. Y ahora interviene el efecto Hall cu\u00e1ntico. Pensemos en un material bidimensional sujeto a un campo magn\u00e9tico fuerte: la superficie no ser\u00e1 conductora pero s\u00ed su borde: Ese es el efecto Hall. Y esto es una protecci\u00f3n que llamamos topol\u00f3gica de la misma manera que el agujero del donut se mantiene, porque es una propiedad global, topol\u00f3gica. En los aislantes topol\u00f3gicos, el papel del campo magn\u00e9tico lo desempe\u00f1a el esp\u00edn (la \u201crotaci\u00f3n\u201d del electr\u00f3n).<\/p>\n

La importancia de estos materiales es que son robustos frente a deformaciones, a causa de esa \u201cprotecci\u00f3n topol\u00f3gica\u201d, y se espera de ellos una gran cantidad de aplicaciones en la llamada espintr\u00f3nica as\u00ed como en la construcci\u00f3n de ordenadores cu\u00e1nticos.<\/p>\n

 <\/p>\n

Biograf\u00edas de los premiados<\/strong> (proporcionada por la Fundaci\u00f3n BBVA)
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Charles Kane<\/em><\/strong><\/p>\n

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Charles kane (cortes\u00eda de la FBBVA)<\/figcaption><\/figure>\n

Charles Kane (Urbana, Illinois, 1963) se licenci\u00f3 en F\u00edsica en la Universidad de Chicago en 1985 y se doctor\u00f3 en el Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts en 1989. Durante tres a\u00f1os llev\u00f3 a cabo investigaci\u00f3n posdoctoral en el Centro de Investigaci\u00f3n T. J. Watson de IBM, en Nueva York. En 1991 se incorpor\u00f3 a la Universidad de Pensilvania como profesor adjunto en el Departamento de F\u00edsica y Astronom\u00eda. Desde entonces ha desarrollado su carrera acad\u00e9mica e investigadora en esa universidad hasta alcanzar, en 2016, el puesto que hoy ocupa en la Facultad de Artes y Ciencias: Christopher H. Browne Distinguished Professor en F\u00edsica. Kane es autor de casi un centenar de papers -veintiocho de ellos en colaboraci\u00f3n con Eugene Mele- y ponente habitual en conferencias y congresos internacionales.<\/p>\n

Eugene Mele<\/em><\/strong><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Eugene Mele (Filadelfia, Pensilvania, EEUU, 1950) se licenci\u00f3 en F\u00edsica por la Universidad de St. Joseph (Filadelfia) en 1972 y en esa misma disciplina obtuvo su doctorado en 1978 en el Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts. En los inicios de su carrera profesional trabaj\u00f3 como cient\u00edfico asociado en el Centro de Investigaci\u00f3n que la empresa Xerox tiene en Webster (Nueva York). Desde 1981 y hasta la actualidad ha desempe\u00f1ado diversos cargos en el Departamento de F\u00edsica y Astronom\u00eda de la Universidad de Pensilvania: profesor adjunto desde 1981 hasta 1985; profesor titular entre 1985 y 1989; y catedr\u00e1tico entre 1989 y 2017. Desde 2017 y hasta la fecha, ocupa el cargo de Christopher H. Browne Distinguished Professor en el mismo departamento de dicha universidad. A lo largo de su trayectoria ha publicado 180 art\u00edculos de investigaci\u00f3n en revistas de prestigio y adem\u00e1s es revisor de publicaciones como Science, Nature, American Journal of Physics o Physical Review Letters, entre otras. Ha sido tambi\u00e9n organizador de numerosos simposios, conferencias y congresos sobre F\u00edsica desde 1998. En 2001 fue elegido miembro de la Sociedad Americana de F\u00edsica.<\/p>\n

____<\/strong><\/strong><\/p>\n

Manuel de Le\u00f3n<\/strong>\u00a0<\/strong>(CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

De nuevo la topolog\u00eda, esa rama de las matem\u00e1ticas que se ocupa de estudiar aquellas propiedades que no cambian cuando un espacio se deforma sin romperse, est\u00e1 detr\u00e1s de un apasionante descubrimiento en la ciencia de materiales. Si en 2016 los brit\u00e1nicos David J. Thouless (Profesor Em\u00e9rito en la University of Washington, Seattle, WA, USA), F. Duncan M. Haldane (Eugene Higgins Professor of Physics en la Princeton University, NJ, USA) y J. Michael Kosterlitz (Harrison E. Farnsworth Professor of Physics en Brown University, Providence, RI, USA), recibieron el Premio Nobel por el uso de conceptos topol\u00f3gicos para explicar la superconductividad\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":49,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[38814,38816,38815,38817],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"yoast_head":"\nPremio Fronteras del Conocimiento Fundaci\u00f3n BBVA a los descubridores de los aislantes topol\u00f3gicos - Matem\u00e1ticas y sus fronteras<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/matematicas\/2019\/03\/06\/146305\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"es_ES\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Premio Fronteras del Conocimiento Fundaci\u00f3n BBVA a los descubridores de los aislantes topol\u00f3gicos - Matem\u00e1ticas y sus fronteras\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"De nuevo la topolog\u00eda, esa rama de las matem\u00e1ticas que se ocupa de estudiar aquellas propiedades que no cambian cuando un espacio se deforma sin romperse, est\u00e1 detr\u00e1s de un apasionante descubrimiento en la ciencia de materiales. 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