L'efecte túnel de magnetització, una fita històrica per a la ciència del segle XX

 Es tracta de la primera vegada que un físic espanyol és reconegut al nostre país com a descobridor d'un nou fenomen físic en la història de la física: l'efecte túnel mesoscòpic de la magnetització en imants moleculars (Physical Review Letters, 1996). Aquest avenç científic, recollit als llibres de text sobre magnetisme, explica com els pols magnètics de petits imants formats per milions d'àtoms, a molt baixes temperatures, poden canviar d'orientació per l'efecte túnel i sense despesa energètica. Ara, la revista Nature qualifica aquesta descoberta de fita històrica en la ciència de l'espín (propietat de les partícules elementals assimilable a una rotació sobre el seu eix i relacionada amb el seu camp magnètic).

Cal destacar que Milestones in Spin recull tambéles contribucions científiques de primeres figures del món de la física, com ara els premis Nobel de Física com Albert Einstein (1921); Paul A. M. Dirac (1933); Otto Stern (1943); Felix Bloch i E. M. Purcell (1952), Douglas Osheroff, Robert Richardson i David Lee (1996); Frank Wilczek, David Gross i David Politzer (2004), i Albert Fert i Peter Grünberg (2007), entre d'altres.

El principi d'incertesa regeix el món de la física quàntica: no és possible conèixer la posició i el moment d'un objecte al mateix temps. Aquesta és una propietat dels objectes quàntics i no depèn de la capacitat per fer una mesura exacta. Aquesta incertesa, a escala macroscòpica, no és possible detectar-la experimentalment, i això ha generat un intens debat científic en les fronteres de la física quàntica i en el món mesoscòpic. Per als investigadors, l'efecte túnel és una conseqüència insòlita de la mecànica quàntica, i els imants de mida mesoscòpica són els millors sistemes per detectar fenòmens quàntics d'efecte túnel.

En concret, el monogràfic Milestones in Spin destaca un total de 23 fites històriques en l'estudi de l'espín, des de la descoberta del primer fenomen físic en aquest camp (efecte Zeeman, 1896) fins a l'actualitat. La fita 22, sota el títol « Mesoscopic tunneling of magnetization», se centra en l'efecte túnel quàntic en pols magnètics, un fenomen descobert i descrit per Javier Tejada, J. R. Friedman, M. Sarachik i Ron Ziolo en l'article «Macroscopic measurement of resonant magnetization tunneling in high-spin molecules» (Physical Review Letters, 1996). Amb aquest treball, els científics van determinar que la reorientació dels pols magnètics d'imants de mides mesoscòpiques té lloc per l'efecte del túnel quàntic, una curiosa propietat del món quàntic per la qual una partícula elemental pot desaparèixer i reaparèixer fora de l'espai on està confinada.

D'acord amb les teories del físic Eudgene Chudnovsky sobre l'efecte túnel, Tejada i col·laboradors treballen en magnetisme dels imants mesoscòpics, tot impulsant la descoberta de noves lleis fonamentals dels fenòmens quàntics en el magnetisme: la primera evidència experimental de l'efecte túnel de la magnetització (1992), l'efecte túnel ressonant d'espín (1996), la coherència quàntica d'espín (1999) i la deflagració magnètica quàntica (2005). Science, Nature i Physics Today són algunes de les revistes de projecció internacional que el 1996 van fer-se ressò del nou efecte de la física descobert per l'equip d'investigadors de la UB i dels Estats Units.

En l'àmbit de la física de l'espín, cal subratllar que l'article «Field tuning of thermally activated magnetic quantum tunnelling in Mn12-Ac molecules», la segona evidència de l'efecte túnel mitjançant una tècnica independent publicada en la revista Europhysics Letters (1996), està signat pels investigadors Javier Tejada, Joan Manel Hernàndez i X. X. Zhang del Departament de Física Fonamental de la UB, amb F. Luis i J. Bartolomé de l'Institut de Ciències de Materials d'Aragó, i Ron Ziolo de Xerox Corporation de Nova York.

Quines són les aplicacions de l'efecte túnel? Ordinadors quàntics, transformadors elèctrics, plàstics i refrigeradors magnètics, brúixoles mesoscòpiques d'alta sensibilitat, catalitzadors magnètics són algunes de les aplicacions tecnològiques que podria tenir l'efecte túnel en un futur. Les expectatives obertes per l'efecte túnel ressonant d'espín en el camp de la física aplicada i la bàsica no acaben aquí, sinó que obren noves fronteres per estudiar nous fenòmens quàntics macroscòpics i verificar teories.

Premi Príncep de Viana de la cultura 2006 i doctor honoris causa per la City University de Nova York el 1996, Javier Tejada és un prestigiós expert en el camp del magnetisme i en l'estudi dels efectes quàntics en magnetisme i superconductivitat fent servir microones i ones acústiques d'alta freqüència. Catedràtic del Departament de Física Fonamental, dirigeix el Laboratori UBX (UB-Xerox) i el Grup de Magnetisme de la UB, i és membre de la Real Sociedad Española de Física, la Societat Catalana de Física, la New York Academy of Sciences i l'American Physical Society.

Javier Tejada és autor de més de 280 treballs científics en revistes de prestigi com ara Science, Physical Review Letters, Physical ReviewB, Europhysics Letters, Applied Physics Letters o Nature Materials. Tejada, que disposa de quinze patents d'àmbit internacional en col·laboració amb empreses i institucions, ha estat reconegut amb el Fellow de l'American Physical Society (2000), la Medalla Narcís Monturiol de la Generalitat de Catalunya (1994), l'International Award of Xerox Foundation (1998) i la distinció de la Generalitat de Catalunya per a la Promoció de la Recerca Universitària (2001), entre d'altres.