Investigadores de la Universidad de Cádiz liderados por el catedrático del departamento de Ingeniería Informática Pedro L. Galindo forman parte del equipo internacional que protagonizó la portada de Nature Physics del mes de abril, gracias a una investigación en la que descubren cómo se puede modificar el comportamiento de nuevos materiales capaces de transmitir la energía eléctrica a velocidades cercanas a las de la luz y con un consumo casi nulo.

Ni publicar en Nature ni avanzar en la búsqueda de materiales para la industria informática son asunto baladí. Solo hay que tener en cuenta que los premios Nobel de Física suelen salir de las portadas de esta revista científica, porque ese es el espacio reservado a los grandes hallazgos. En segundo lugar, ciencia e industria están entregadas a la búsqueda de sustitutos del silicio que permitan aumentar la velocidad de los ordenadores. Se han probado muchos caminos. El grafeno pareció tomar ventaja en esta carrera porque sus propiedades conductoras son altas y su resistencia mecánica importante. Sin embargo, no es definitivo que el futuro de la electrónica pase por ahí.

Los aislantes topológicos son otra de las opciones que se están probando. Estos materiales no se descubrieron de forma experimental hasta 2007. Su principal singularidad reside en que conducen la electricidad por su superficie, mientras que el interior es aislante. Además de alcanzar una velocidad de transmisión comparable a la de la luz con un consumo casi nulo, tiene la ventaja añadida de que generan poco calor.

En este proyecto han participado junto a la Universidad de Cádiz, las de York (Reino Unido) y la de Wisconsin (Estados Unidos). En los laboratorios estadounidenses se han fabricado los aislantes topológicos que se pueden conseguir a partir de diversos materiales como el seleniuro de bismuto o el estaneno. Consisten en una capa extremadamente fina de estaño, "con un espesor de apenas unos cuantos átomos" matiza Pedro L. Galindo. Los científicos británicos se han ocupado de la microscopía, o sea de la observación a escala atómica del material, mientras que el grupo de sistemas Inteligentes de Computación que dirige Pedro L. Galindo se ha encargado del procesamiento de las imágenes obtenidas en Reino Unido, gracias a un software que desarrolló años atrás y que se ha convertido uno de los principales éxitos científicos de la Universidad de Cádiz.

Gracias a esta aplicación informática se ha podido extraer información de las imágenes obtenidas en los laboratorios de microscopía de York que ha servido para determinar la deformación y analizar el comportamiento de los aislantes topológicos. El descubrimiento esencial ha sido poner de manifiesto que una determinada presión a escala atómica modifica el comportamiento de estos materiales. En definitiva, han resuelto cómo controlar su funcionamiento.

Este hallazgo no significa que estén a la vuelta de la esquina ordenadores capaces de trabajar a la velocidad de la luz. Significa que el consorcio seguirá a partir de ahora esta línea de investigación con la intención de desarrollar a medio plazo dispositivos que funcionen y se puedan controlar. "Si tenemos éxito igual en una decena de años pueda llegar al usuario", subraya Pedro L. Galindo. De entrada, el equipo se reunirá a principios del verano en el congreso europeo de microscopía MMC2014 en Manchester (Reino Unido) para planificar el trabajo a desarrollar a partir de ahora.

El proyecto, entre otras fuentes de financiación nacional y autonómica, cuenta con recursos de la Royal Society británica que han permitido el intercambio de investigadores entre la Universidad de Cádiz y de York. Tres de los siete miembros del equipo que lidera Pedro L. Galindo han realizado estancias en York y otras tres se harán en breve, mientras que otros dos investigadores británicos se preparan para realizar estancias científicas en Cádiz.

Relaciones e infraestructura han sido las claves que explican la participación de los investigadores gaditanos en esta investigación. Por una parte, Pedro L. Galindo coincidió hace una década con el profesor de la Universidad de York, Vlado Lazarov, en un curso especializado en la principal instalación europea de microscopía electrónica, el Superstem, ubicado en Daresbury (Reino Unido). Desde entonces ha colaborado con este físico que, con anterioridad, había trabajado en las universidades de Oxford y Wisconsin.

La segunda clave está en el CAI (Clúster de Apoyo a la Investigación), el servicio de supercomputación de la Universidad de Cádiz, en el que se ha invertido cerca de un millón de euros procedentes de fondos Feder y que permite realizar más de 20 billones de operaciones de cálculo en un segundo.

Este equipamiento fue solicitado inicialmente por Pedro L. Galindo junto a Rafael García Roja, catedrático de Ciencias de los Materiales de la Universidad de Cádiz. Sin embargo, optaron por cederla a los servicios centrales de investigación porque era más factible que la institución asumiera su mantenimiento. El CAI ha permitido poner a punto el software de procesamiento de imágenes. Esta aplicación informática denominada Peak Pairs Analysis (PPA) la distribuye desde 2009 la empresa japonesa HREM Research, líder mundial en soluciones informáticas para microscopía electrónica. En la actualidad el software gaditano está instalado en empresas como Samsung o Toshiba, en entidades públicas como las fuerzas aéreas estadounidenses, en centros de investigación como el poderoso Max Planck alemán o las universidades de Osaka (Japón) o Pekín (China).