El biofísico Ricard Alert Zenón (España, 2013) ha descubierto, junto con el equipo de investigación de la Facultad de Física de la Universidad de Barcelona (UB), un nuevo escenario en el que se producen transiciones de fase de primer orden. Esta categoría de transiciones explica por qué el agua hierve en una olla o por qué el hielo se derrite en un vaso de licor. También pueden llamarse cambios de estado. El descubrimiento cobra especial valor, ya que hace replantearse algunos fundamentos teóricos que los físicos consideraban establecidos e inamovibles hasta la fecha. 

En las últimas semanas, diferentes medios del sector como Materials Research Society(http://www.materials360online.com/newsDetails/50577) se han hecho eco del artículo publicado enPhysical Review Letters (http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.198301). 

¿Por qué decís que habéis hecho replantear ciertos conocimientos físicos que se daban por establecidos?

Me explicaré. Hasta ahora, los diversos escenarios o tipos de transiciones de fase de primer orden se creían ya definidos. De hecho, son conocimientos que forman parte de los libros de texto y se enseñan regularmente en las facultades de física. 

Nuestra investigación ha descubierto un nuevo escenario de transiciones de fase, es decir, una nueva manera por la cual estos cambios de estado pueden producirse, y eso repercute en todo lo que sabíamos hasta ahora en este campo.

¿Cuál es el nuevo escenario que habéis descubierto?

En el mundo de la física se estudia principalmente un escenario en el que se producen transiciones de fase de primer orden. Una de las más conocidas y fáciles de comprender es la transición entre las fases sólidas, líquidas y gaseosas, debido a los efectos de la temperatura y/o presión. Por ejemplo, el agua líquida, que puede transformarse en hielo o vapor.

Nosotros hemos descubierto una nueva transición de fase y no hay mejor manera de explicarla que mediante un ejemplo. Imaginemos un paisaje de montaña que tiene un gran lago en el valle. La silueta de la montaña representa el perfil de energía del objeto. Mediante nuestro método, podemos invertir su perfil de energía. O lo que es lo mismo, es como si de repente pudiéramos hacer que el relieve de la montaña pasara a convertirse en su reflejo en un lago. En este concepto se basa nuestra transición de fase.

¿Podrías explicarnos cómo habéis logrado descubrir este nuevo escenario?

Para nuestra investigación hemos estudiado los sólidos cristalinos, que pueden encontrarse en elementos de la vida cotidiana como por ejemplo la sal. Estos sólidos están compuestos de átomos y estos son demasiado pequeños para verlos en el microscopio, con lo que no puede observarse su comportamiento. Para poder hacerlo, hemos tenido que ser creativos y hemos producido sólidos cristalinos pero formados a través de partículas coloidales, un tipo de partículas que tienen un tamaño mayor al de los átomos y son suficientemente grandes para ser observadas fácilmente mediante un microscopio. Esto nos ha brindado la posibilidad de estudiar y grabar lo que sucede cuando un sólido cristalino cambia de estructura, es decir, cambia de estado. 

¿Y qué influencia externa habéis aplicado para que se produzca esta transición de fase?

Las partículas coloidales que utilizamos, además de ser más grandes que los átomos, también son paramagnéticas, lo cual significa que responden a un campo magnético. Gracias a esta propiedad hemos podido provocar el cambio de estructura del sólido mediante campos magnéticos, grabar los resultados y estudiar en profundidad el comportamiento para extraer las conclusiones del estudio.