Científica recomienda fortalecer el vínculo entre investigación e industria

▲ La investigadora señaló que esta materia es clave porque determina cómo los electrones, los núcleos o los átomos responden a la radiación ionizante.Foto Roberto García

Eirinet Gómez

Periódico La Jornada

Miércoles 26 de marzo de 2025, p. 6

Alejandra López Suárez, experta en la interacción de radiación con materia y sus aplicaciones, resaltó que comprender la mecánica cuántica es esencial para trabajar con semiconductores, ya que estos materiales dependen de principios cuánticos para su funcionamiento y me interesa modificar las propiedades de los semiconductores para hacerlos más eficientes.

Los semiconductores, materiales que tienen una conductividad eléctrica intermedia entre los conductores y los aislantes, son la base de la tecnología moderna, desde los paneles solares hasta las computadoras.

En entrevista, la científica mencionó que un dopaje químico es un proceso mediante el cual se introducen impurezas controladas para modificar las propiedades eléctricas de un semiconductor. Los niveles de energía y la movilidad de los electrones en un semiconductor están gobernados por principios cuánticos. Entendiendo eso, puedo modificar el material para que absorba más luz y la convierta en energía de manera más eficiente.

Otra forma de dopar los semiconductores para modificar sus propiedades físicas es la implantación iónica. Esta técnica se caracteriza por alterar la estructura del material al impactarlo con iones positivos. La gran ventaja de esta técnica es que se tiene gran control de la zona del semiconductor que se dopará, debido a que la energía de los partículas ionizantes se relaciona de manera directa con la profundidad a la cual se depositan los iones implantados.

Añadió que otra particularidad de la radiación ionizante, que incluye rayos X, rayos gamma, iones positivos, partículas beta y neutrones, es que poseen suficiente energía para arrancar electrones de los átomos del semiconductor o producir defectos en la estructura cristalina al interactuar con los núcleos de los átomos que forman el material.

Aquí, la mecánica cuántica es clave porque determina cómo los electrones, los núcleos o los átomos del material responden a la radiación ionizante. En la actualidad, López Suárez analiza muestras de trióxido de tungsteno, un material electrocrómico, que cambian de color al pasar una corriente a través de ellos. Estos materiales se utilizan en ventanas o vidrios inteligentes, y funcionan de manera similar a las máscaras que aparecen en las series policiales, donde al activarlas se puede ver a través de ellas y al desactivarlas se vuelven opacas.

Queremos ver si mediante la radiación ionizante podemos modificar la estructura del material para optimizar su funcionamiento. Aquí también está presente la mecánica cuántica, pues en este tipo de materiales se producen ciertas reacciones que modifican sus bandas de energía al interactuar con la luz visible.

Para la científica, modificar semiconductores con radiación ionizante y con conocimientos de mecánica cuántica es similar a la repostería. Si tenemos un pastel de vainilla, pero en realidad queremos uno de chocolate, en lugar de preparar otro pastel, le implantamos pedacitos de cacao al pastel de vainilla y lo sometemos a un tratamiento térmico, u horneado, hasta que se transforme en un panqué de chocolate.

López Suárez considera que en un futuro el gran reto es utilizar estos conocimientos para desarrollar semiconductores más eficientes, pequeños y sustentables. Pero también destaca la importancia de acercar la mecánica cuántica a más personas y fortalecer el vínculo entre la investigación básica y la industria.

Entender la mecánica cuántica nos permite diseñar materiales con mejores propiedades, y eso tiene un impacto directo en la tecnología que usamos todos los días.

En su cubículo del Instituto de Física de la UNAM, Alejandra López tiene un pequeño gato de trapo, el cual tomó con cuidado de su escritorio y lo colocó dentro de una caja. Ahora mismo, este gato puede estar vivo y muerto al mismo tiempo, expresó con una sonrisa, cerrando la tapa.

La paradoja del gato de Schrödinger, ideada por el físico austriaco Erwin Schrödinger en 1935, es uno de los experimentos mentales más famosos de la física cuántica. Ilustra el fenómeno de superposición cuántica, una propiedad que desafía la intuición clásica: en el mundo cuántico, una partícula puede existir en múltiples estados a la vez hasta que es observada.

En el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuántica, este principio sigue desafiando nuestra comprensión del universo y allanando el camino para avances como la computación cuántica y la criptografía ultrasegura. También es fundamental en el desarrollo de tecnologías más eficientes, como los semiconductores, un campo en el que López Suárez se ha especializado.

A lo largo de su experiencia profesional, la investigadora ha trabajado en diferentes áreas de la física. Durante su doctorado estudió cómo se absorbe el hidrógeno en metales para crear hidruros metálicos, que serán la base de las pilas de combustible a partir de hidrógeno; y cómo la radiación ionizante puede modificar estos materiales para hacerlos más eficientes.