Fotograma de la película Blade Runner (Ridley Scott, 1982). El replicante Roy Batty, interpretado por el actor Rutger Hauer, cercano a su fatal destino, camufla sus lágrimas sobre un fondo de lluvia.

 

¿No os parece hermosa la ficción del cine? En Blade Runner, el actor Rutger Hauer interpretaba a Roy Batty, un replicante de la serie Nexus-6. Como explicaba en el segundo nivel de esta serie, los replicantes, seres humanos artificiales, adquirían emociones y conciencia de sí mismos, revelándose contra sus propios creadores para luchar contra su fatal destino en forma de muerte programada. Hauer, actor, ser humano real, mediante el poder del cine da vida a la ficción. Una ficción de segundo orden, porque es una ficción que reclama ser real. Como las lágrimas de Roy, camufladas en la lluvia, la ficción se retro-entrelaza indefinidamente en un bucle que solo la poesía logra cerrar. En este nivel de la serie de micro-posts, titulado igual que la propia serie completa, entramos en lo más profundo de la relación entre artificial y natural desde la cultura científica. Pero, antes de entrar en materia, conviene puntualizar que la novedad principal en todos estos sistemas físicos que reclaman “artificialidad”, ante todo es una novedad lingüística, como no podría ser de otra forma. La poesía es artificialidad, como también lo es todo lenguaje. Como decía en el anterior nivel, el juego que aquí comienza posiblemente es un juego de metáforas vivas.

¿Qué son pues los átomos artificiales? Como primera nota conviene destacar que la diferencia entre un átomo y un átomo artificial no es que este último sea una entelequia inmaterial. En este caso lo artificial existe, es material. Un átomo artificial está compuesto por átomos. Por muchos átomos, desde cientos, miles o incluso más. Primera sorpresa, supongo. La unidad artificial está compuesta por muchísimas unidades naturales. Aunque el sustrato material está compuesto por elementos naturales, en este caso el “todo” se comporta como sólo uno de esos elementos materiales. Digamos que rescatamos el “reflejo” de un átomo, i.e. toda su ficción, para “imprimirla” sobre otro soporte, que en última instancia está compuesto por muchos átomos. Como sucedía con la pareja Hauer-Batty, trabajamos con ficciones de segundo orden. El átomo artificial rescata la “vestimenta” (por características principales) del comportamiento de un átomo,mudándola hacia otro soporte físico.

En átomo artificial usamos ficciones de segundo orden, rescatando el reflejo (por modelo) de los átomos, para trasladarlos hacia distintos materiales, como semiconductores, superconductores o metales.

 

De la misma forma que podemos definir átomos artificiales por cumplir la característica de comportarse como un átomo real, también podemos definir las ficciones de las partículas, las cuasipartículas. En este caso, el prefijo cuasi- hace referencia a su ontología. Su «ser» es no completo. A las cuasipartículas las debemos entender como partículas “con algo más”. Por supuesto, ese “algo más” es el elemento fundamental en estos casos y lo iremos definiendo a medida que alcancemos los siguientes niveles. Podríamos hacer una catalogación de los distintos casos de átomos artificiales con los que se trabaja, aunque conviene aclarar que, como sucedía en el caso de los albores de la investigación sobre la catalogación atómica, dicha lista solo puede ser entendida como un esquema básico incompleto. Sin pretender ser exhaustivo, he dividido una posible ordenación de posibles átomos artificiales en función de lo avanzada que está la investigación sobre estos sistemas, etiquetando cada uno de ellos con su nombre, el material base por el que está constituido y la cuasipartícula principal que controla el mecanismo en cada caso.


Ejemplo de clasificaicón de candidatos de átomos artificiales, descritos pro lo consolidada que está la investigación en este tipo de soportes físicos. Cada casilla representa un ejemplo de posible átomo artificial, donde se indica su nombre, el material base y la cuasiparticula asociada.

 

En la primera fila he añadido tres ejemplos de lo que podríamos llamar átomos artificiales. A la izquierda, las uniones superconductoras Josephson, descritas por las propiedades de los pares de Cooper. En el centro, los puntos cuánticos semiconductores, descritos por las características de los excitones. Finalmente, a la derecha los centros de color, asociados a la presencia de defectos e impurezas en sustratos típicamente semiconductores. De los dos primeros hablaré extensamente en los siguientes niveles. La tercera tipología comprende una variedad muy extensa de casos, aunque el más conocido y más estudiado son las vacantes de nitrógeno en nanodiamantes. Estas tres tipologías representan casos ya establecidos dentro de la comunidad científica, aunque el último de ellos puede presentar ciertas dudas en el momento de etiquetarlo de esta forma, ya que sus características se pueden entender dentro del formalismo del enlace químico convencional.

La segunda fila presenta otros tres casos de posibles candidatos de átomos artificiales. En este caso me refiero a ejemplos que están siendo investigados en la actualidad y que aun no han demostrado su comportamiento como átomo artificial, aunque comienzan a existir indicios de este comportamiento. El caso de los puntos fotónicos lo describiré en los últimos niveles del monográfico. El tercer caso de esta fila, las impurezas-2D podrían estar mezcladas con el caso de los centros de color de la primera fila. Sin embargo, al poder incluir elementos basados en el control y la manipulación de sistemas bidimensionales, como el grafeno, he querido incluir una catalogación especial para todos aquellos sistemas que se basen en la manipulación de materiales monocapa (2D).

Finalmente, y ya muy cerca de la ciencia ficción, en la tercera fila he incluido dos ejemplos de algún otro sistema que en un futuro podría comportarse como un átomo artificial. El primer caso lo he llamado Punto Fonónico, y estaría asociado al comportamiento atómico de las vibraciones acústicas. Algo así como convertir en átomos al propio sonido. Ese caso estaría descrito por el comportamiento cuántico de fonones y polarones, otro tipo de cuasipartículas. O incluso podríamos soñar con átomos artificiales que estuviesen badados en el control de fermiones de Majorana, partículas descubiertas en materiales superconductores que son a la vez su propia antipartícula.

Pero esta lista dividida en tres filas es un esqueleto de esquema de toda la casuística que podriamos encontranos al rebuscar entre las distintas propiedades de materiales. Quizá solo limitada por nuestra propia imaginación.