Nicola Spaldin, favorita al Nobel de Física: los multiferroicos podrían reemplazar al silicio

Hace un cuarto de siglo, Nicola Spaldin se planteó una pregunta que casi nadie consideraba seria: ¿es realmente imposible encontrar materiales que respondan a la vez al magnetismo y a la electricidad? Al principio trabajó sola. Nadie creía en aquellos "materiales imposibles". Hoy se sabe que existen, se llaman multiferroicos y figuran entre los candidatos principales para reemplazar al silicio.

Spaldin tiene 57 años, nació en el Reino Unido y es catedrática de materiales teóricos en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich. Es además vicepresidenta de Ciencias Físicas e Ingeniería del Consejo Europeo de Investigación, el órgano independiente de la Unión Europea que financia investigación de frontera. En la entrevista con EL PAÍS figura como favorita al Nobel de Física, y la última pregunta del diálogo es precisamente si cree que se lo darán.

El contexto es el agotamiento de una era. El silicio está en los chips que sostienen la computación y la inteligencia artificial, y sus límites físicos pueden traducirse en consumos inasumibles de electricidad, agua y otros recursos. Spaldin explica que el problema se conocía desde hace una década, pero que en los últimos dos años ha estallado con los centros de datos. La clave, dice, es crear un dispositivo que procese y almacene información sin depender de corrientes eléctricas constantes, que son las que calientan el sistema y gastan la energía. Aclara que no sabe si esto es motivo de preocupación o de oportunidad.

Su punto de partida no fue la energía, sino la curiosidad. Los imanes de nevera son ferromagnéticos, con química basada en el hierro. Los ferroeléctricos, menos conocidos, suelen ser cerámicas no metálicas con átomos muy distintos que generan cargas positivas y negativas, es decir, dipolos eléctricos. Los elementos de uno y otro comportamiento están en zonas diferentes de la tabla periódica. Lo primero que descubrió su grupo fue que no había una razón física fundamental para que ambos fenómenos no coexistieran.

Algunos materiales ya existían, como la hematita o la herrumbre, pero nadie había buscado en ellos esas propiedades. Otros hubo que modificarlos. Ahora hay muchísimos, y el más prometedor es la ferrita de bismuto, u óxido de bismuto y hierro, que funciona a temperatura ambiente: el hierro aporta el magnetismo, y el bismuto y el oxígeno los dipolos eléctricos. Existen prototipos, pero Spaldin admite que es imposible saber qué arquitectura sustituirá a las de silicio. Muchas empresas estudian estos materiales, y hay otras vías, como la computación neuromórfica, que imita el cerebro con dispositivos que hacen de sinapsis al pasar de metal a aislante ante una pequeña perturbación, y varios tipos de computación tolerante a fallos.

Sobre la inteligencia artificial, es escéptica en un punto: no la ve muy útil para encontrar materiales nuevos por sí sola. Sí la emplea mucho para modelar interacciones entre átomos mediante aprendizaje automático, entrenado con cálculos de mecánica cuántica detallados y costosos. Eso permite estudiar sistemas más grandes y escalas de tiempo más largas con calidad cuántica a bajo coste, algo que describe como transformador.

Los multiferroicos han servido también para la cosmología. Una teoría del universo primitivo propone cuerdas cósmicas, defectos formados cuando el universo pasó de una simetría alta a una más baja, como del agua al hielo. Spaldin y su equipo vieron que uno de sus materiales tenía esa misma transición, y que sus defectos estructurales eran análogos a las cuerdas cósmicas. Enfriarlo más rápido equivalía a un universo que se expande más deprisa, así que funcionaba casi como un simulador.

La mayor pregunta pendiente, dice, es un superconductor a temperatura ambiente, que transmitiría corriente sin pérdidas y supondría un cambio geopolítico mundial. Nadie sabe si es posible. Sobre Europa, valora su financiación estable y a largo plazo para la ciencia movida por la curiosidad, pero advierte de que su supervivencia no está garantizada ni siquiera allí, y eso le preocupa mucho.