Carmen Miguel es doctora en física y Profesora Asociada en el Departamento de Física Fundamental de la Universidad de Barcelona desde 2006. Tras haber realizado sus estudios entre Zaragoza y Barcelona, continuó su carrera investigadora como investigadora postdoctoral en EEUU, Italia y Finlandia. Su investigación gira en torno a la física de la materia condensada y, más concretamente, a los defectos topológicos y los fenómenos que estos generan. La semana pasada visitó Santander para participar como profesora con un curso en la IX Escuela de Verano del Grupo de Física Estadística y Física No Lineal. Allí tuvimos la oportunidad de hablar con ella acerca de su trabajo.
P: ¿Es la primera vez que participas en una escuela de estas características?
Sí, aparte de un curso más corto que impartí en Granada, es la primera vez en España.
P: Ya has estado hablando con los estudiantes, ¿qué sensación tienes?
Muy buena: me gusta mi parte docente y me gusta el contacto con la gente que está empezando.
P: ¿Tiene que ver tu parte docente con tu campo de estudio?
Sí, aunque más en el pasado. Tengo más experiencia acumulada en ese campo y por eso me siento más capaz de dar un curso sobre ello.
P: ¿Qué significan los defectos en los materiales?
Los defectos están en todas partes. Pasa como con nosotros: todos tenemos defectos. Los materiales también los tienen porque son sistemas abiertos, es decir, que están en contacto con el mundo exterior. Así que pueden tener impurezas, perder alguna molécula o algún átomo. Hay unos defectos que son más relevantes, los defectos topológicos, que también aparecen de una manera natural y espontánea.
Estos defectos son necesarios para deformar de manera reversible o plástica un material. Por ejemplo, doblar una cucharilla de metal solo es posible porque tiene defectos en su interior. Si no existieran ocurriría que, al hacer fuerza, directamente la cucharilla se rompería. Los defectos se encuentran naturalmente en los sistemas porque los materiales crecen de una manera no ideal. Cuando se forma algo, por ejemplo un cristal de hielo a partir de agua, ocurre en unas condiciones en que lo más natural es que tenga muchas inestabilidades o defectos en su estructura, que suelen ser un poco más complejas que un átomo más o un átomo menos. La Naturaleza es sabia: cuando crecen las cosas de manera rápida, no lo hacen perfectamente; para eso se debe hacer en el laboratorio muy lentamente, en una atmósfera controlada y limpia. Los defectos no son malos: aportan cosas nuevas. Ajustar un objeto a una forma puede hacerse porque tiene estos defectos en su interior; si no, estaría rígido. Imagina que te sientas en una silla… ¡y que directamente se rompa la pata! Los materiales con defectos son como las personas. Las que tienen muchas capacidades son más versátiles y se adaptan mejor a las situaciones de la vida. Si eres perfecto y te sacan de las condiciones que han dado lugar a esa perfección, no eres capaz de adaptarte. ¡De hecho, te rompes!
La Naturaleza está llena de cosas que son defectuosas: nosotras somos defectuosas también. Si no, no podríamos reaccionar frente a los cambios. Tiene que ver también con física básica. ¿Has oído hablar de la entropía? La termodinámica nos enseña, desde un punto de vista más formal y académico, que el desorden es bueno y permite adaptarse, fluir y evolucionar. Si no, sería aburridísimo.
P: La topología tuvo un gran protagonismo hace algunos años, con el Premio Nobel…
Hace muchísimo tiempo que se estudiaron estos defectos. Como a veces pasa con esto de los Premios Nobel, no se reconoce el valor a algunos trabajos en el momento sino más adelante, al cabo de bastante tiempo. La gente se da cuenta de que cosas que se han predicho de forma fundamental y teórica pueden tener aplicaciones en la vida y, de hecho, pueden ser relevantes para explicar fenómenos que se observan experimentalmente más tarde. El Premio Nobel se ha otorgado hace 3 años, en 2016, a un trabajo que se realizó a principios de los 70.
Además, ahora hay un boom en la actividad porque los defectos se observan no solo a nivel de la estructura espacial de estos materiales sino también en la estructura de bandas energéticas, con electrones. Esto les confiere a los materiales propiedades muy interesantes y diferentes a nivel de transporte, como pasa con los conductores. Se llaman aislantes topológicos y están muy de moda en la parte de la física de estado sólido.
También se utilizan para intentar proponer membranas celulares sintéticas que puedan facilitar que una membrana se mueva como lo hace de verdad en nuestro cuerpo, emitiendo, flagelos. Una membrana tiene defectos topológicos porque está hecha con fibras enganchadas las unas con las otras. La física estadística y el movimiento de los defectos es lo que puede facilitar la observación de cómo se inestabiliza una membrana y se hace más líquida.
P: ¿Cuál es tu campo de estudio actual?
Ahora mismo estoy estudiando sistemas que están vivos. Me dedico a pensar en modelos que puedan utilizarse para entender el movimiento colectivo de animales sociales, de los que les gusta ir juntos. Estudio por qué algunos pájaros se mueven juntos o cómo hacen para realizarlo de una manera tan eficiente sin chocarse. Si entendemos cómo lo hacen de una manera tan simple y sin ser tan inteligentes, podremos quizá imitarlo después y hacerlo también nosotros. Ahora la física, por suerte, con las mismas herramientas que hemos usado siempre para estudiar cosas más 'normales', puede intentar abordar el estudio de otros sistemas que hasta ahora no nos habían preocupado tanto.
