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Autora: Nicté Luna

27 de junio de 2024

Una plática con Julia Tagüeña, investigadora emérita del Instituto de Energías Renovables de la UNAM, siempre va a resultar ilustrativa, humorística y con anécdotas que involucren a científicos que han hecho historia en la ciencia. En esta ocasión, compartí un rato con ella para que nos hablara sobre una de las disciplinas de la física: el estado sólido de la materia. En las siguientes líneas aprenderemos un poco de qué es, sus orígenes y la tendencia actual de esta línea de investigación.

Julia, empecemos platicando sobre qué se estudia en el campo de conocimiento
de la física del estado sólido.
Es la rama de la física que estudia a los sólidos y sus propiedades, usando disciplinas como mecánica cuántica, electromagnetismo, óptica y cristalografía. Se dice que reconoces un sólido porque te duele un pie cuando lo pateas.

Hablando sobre el reconocimiento que recibiste más recientemente, ¿cuéntanos,
quién lo otorga? ¿Qué significa para ti haberlo recibido?
La Sociedad Mexicana de Física (SMF) contiene divisiones según la línea de investigación de que se trate y una de ellas, a la que pertenezco, es la División de Estado Sólido. Además del congreso de la SMF, existen reuniones de las divisiones, en las que se suele otorgar reconocimientos por alguna labor destacada de sus participantes. Este año tuve el honor de recibir el “Reconocimiento de la División de Estado Sólido, de la Sociedad Mexicana de Física por la importante contribución a la Ciencia en México, en particular por su gran contribución a la Física del Estado Sólido”, en la reunión del 12 de junio de 2024, en Xicotepec, Puebla.

Un reconocimiento es siempre un motivo de satisfacción, de labor cumplida. Si además ese reconocimiento viene de tus colegas, es todavía más emocionante.

Cuéntanos un poco de la historia de esta disciplina, sus orígenes y las razones de porqué adquiere relevancia en el mundo.
Justamente, después de la ceremonia de entrega del reconocimiento, tuve la oportunidad de ofrecer una conferencia. Escogí como tema “La física del estado sólido: un poco de historia”. Primero hablé de cómo nació esta disciplina en el mundo, a partir de los grandes avances de la física del siglo XX con la mecánica cuántica y la comprensión del mundo atómico, que dieron origen a la física nuclear y la física del estado sólido. En los famosos congresos de Solvay se fueron estructurando estas áreas, y en el 9, en 1951, el tema fue El estado sólido.

Yo tuve el privilegio de conocer, cuando fui a hacer el doctorado en Oxford, a uno de los fundadores del estado sólido, Sir Rudolph Peierls, así que pude contar algunas anécdotas personales. Además, mi director de la tesis de doctorado, Sir Roger Elliott, era un experto en sólidos desordenados, en donde los átomos no están ubicados en posiciones periódicas, que fue un avance a la física de estado sólido original, que solo estudiaba sólidos periódicos, llamados cristalinos.

Los sólidos tienen muchísimas aplicaciones, pero seguramente su gran relevancia histórica viene de sus aplicaciones en electrónica, con el uso de semiconductores, para construir transistores.

También hablé de la física en México, que nace en la UNAM en 1937. La primera línea fue la física nuclear, pero muy pronto surge el estado sólido que se extiende rápidamente por nuestro país y es hoy el área más numerosa y extendida.

¿Cuál es la relación de la física del estado sólido con las energías renovables?
Por supuesto, queremos conocer sobre tus contribuciones en este campo. Hay muchos ejemplos posibles porque los materiales son claves en todos los dispositivos que requieren las energías renovables, pero seguramente el ejemplo más simbólicos son nuevamente los semiconductores que, en forma semejante a los transistores, pueden formar uniones de semiconductores dopados para construir las celdas fotovoltaicas.

El semiconductor por excelencia es el silicio. Las primeras celdas solares fueron hechas de silicio cristalino y yo participé en el estudio de la posibilidad de usar silicio amorfo hidrogenado. Un sólido amorfo tiene sus átomos colocados en lugares desordenados, a diferencia del modelo cristalino. Aunque hicimos muchos estudios teóricos, no se llegaron a construir celdas de este material. Se optó por otros materiales en el camino experimental. Otro estudio en el que he participado y participo es en el material silicio poroso, que son ramas de silicio cristalino de diámetros nanométricos, con propiedades ópticas novedosas, útiles para sensores y espejos. Ahí sí tiene contraparte experimental en el IER y se sigue desarrollando. Analizando la literatura, tanto en el tema del silicio amorfo como en el de silicio poroso, empezamos nuestro trabajo simultáneamente al resto del mundo, en la vanguardia.

¿Cuál es la tendencia de la investigación (en la física del estado sólido) hoy en día?
La física del estado sólido está contenida hoy en el área de la física de la materia condensada, donde las fases condensadas son sólidos, líquidos y otras más originales, como el condensado superfluido. Es el área donde hay más investigadores en el mundo. Lo actual en materia condensada es estudiar sistemas complejos en y fuera de equilibrio, los nuevos materiales y los nanomateriales. Además, se busca la interdisciplina, por ejemplo, con la biología. También aquí está impactando las nuevas herramientas computacionales y el manejo de grandes datos. Se comentó en la reunión de la DES la pertinencia de incluirnos en la clasificación moderna internacional, donde el estudio del estado sólido fue la semilla de la materia condensada. También hay que mencionar la ciencia de materiales, que estudia las propiedades físicas y químicas de los materiales, así como su preparación y aplicación. La física del estado sólido es más básica que la ciencia de materiales, pero están íntimamente relacionadas.