Rafael González recibe el Premio Walter Kohn por su innovadora contribución en la física de materiales

El Centro Internacional de Física Teórica (ICTP) —Abdus Salam— y la Fundación Quantum ESPRESSO otorgaron recientemente su Premio Walter Kohn 2024 a Rafael González Hernández, profesor del Departamento de Física y Geociencias de la Universidad del Norte, por su trabajo pionero en el descubrimiento de las propiedades del altermagnetismo, estado magnético no convencional de la materia, y sus predicciones ab initio de efectos relacionados en materiales reales.

González Hernández, quien se convierte en el primer investigador suramericano en recibir el galardón, colabora hace seis años con el Grupo Interdisciplinario de Espintrónica (INSPIRE, por sus siglas en inglés) del Instituto de Física de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), en Alemania. Junto con sus colegas, el trabajo teórico del descubrimiento se publicó en 2019 en la revista Science, y cuatro años después el resultado experimental en la revista Nature. De esta manera, su trabajo ha sido fundamental para la validación experimental del altermagnetismo, considerado hoy una nueva rama del magnetismo.

“Es un gran honor recibir el Premio Walter Kohn, me llena profundamente de orgullo y tiene un gran significado para mí. No solo reconoce el trabajo arduo y la dedicación que he invertido en el estudio de materiales magnéticos y la simulación de materiales en general, sino también el esfuerzo colectivo de mis colegas en Uninorte y en la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz, donde nacieron las ideas del altermagnetismo”, manifiesta González Hernández, doctor en ciencias físicas y miembro correspondiente de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (ACCEFYN).

Tradicionalmente, el estudio del magnetismo se ha centrado en dos fases: el ferromagnetismo, donde los espines magnéticos de los electrones se alinean paralelamente creando un campo magnético fuerte, y el antiferromagnetismo, en el que los momentos magnéticos se orientan en direcciones opuestas, resultando en una magnetización neta cero. Sin embargo, el altermagnetismo ha revolucionado esta visión al manifestar las propiedades fisicas más relevantes de estas dos fases de manera simultánea.

Este descubrimiento abre nuevas posibilidades en el campo de la física de materiales, combinando los aspectos más destacados del ferromagnetismo y el antiferromagnetismo. Un avance que promete aplicaciones innovadoras en tecnología, incluidos los campos de la espintrónica y la superconductividad, desde el almacenamiento de datos hasta la generación de energía, posicionando a González Hernández y su equipo en la vanguardia de la investigación científica.

"Esta es una contribución original y singular en la que las simulaciones de la estructura electrónica desempeñan un papel principal y han abierto una nueva vía de investigación. Este trabajo es una verdadera celebración del poder y el papel principal de las simulaciones ab initio de la mecánica cuántica en la física, la química y la ciencia de los materiales modernas", indicó Stefano Baroni, profesor de física de la materia condensada en SISSA y director de la Fundación Quantum ESPRESSO.

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El proceso de investigación se realizó combinando una serie de ideas no convencionales, que tenía el grupo de investigadores de Mainz, con cálculos y simulaciones computacionales, de los cuales el profesor González es experto, llevándolo a descubrir los nuevos materiales denominados altermagnéticos.

Posterior a las predicciones teóricas hechas en 2019, se realizaron una serie de mediciones experimentales o “boom experimental”, como le llama González, en muchas partes del mundo: China, República Checa, Alemania, Inglaterra, Estados Unidos, para verificar efectivamente la aparición de esta nueva fase magnética. Todos los experimentos llevaron a la comprobación de la existencia de la nueva fase magnética que había estado oculta por más de 90 años.

“La validación experimental de nuestras predicciones es crucial porque proporciona una verificación tangible de nuestras teorías y simulaciones. El hecho de que otros grupos experimentales hayan encontrado la evidencia a estos fenómenos refuerza la validez de nuestras simulaciones y nos confirma que estamos en el camino correcto. Abre la puerta para una colaboración más eficiente entre teóricos y experimentales, permitiendo un avance más rápido el campo”, concluye el profesor galardonado.

La ceremonia de premiación se llevará a cabo en 2025 durante el 22º Taller Internacional sobre Física Computacional y Ciencia de los Materiales: Métodos de Fuerza y Energía Total, en la sede del ICTP en Trieste, Italia.
 
Acerca del premio

El premio Walter Kohn fue establecido en 2016 por el ICTP y la Fundación Quantum ESPRESSO (QEF) en honor al Premio Nobel de Química Walter Kohn, un destacado físico de la materia condensada que desarrolló la teoría del funcional de la densidad (DFT), un método que reduce drásticamente la cantidad de potencia de cálculo necesaria para modelar las propiedades de materiales complejos, sin comprometer la precisión de las simulaciones de un modelo.

La DFT ya ha tenido un gran impacto en una amplia variedad de campos, incluidos la química, la física molecular, la medicina y la ingeniería. También ha abierto la puerta a contribuciones de científicos de países desfavorecidos que no tienen acceso a grandes supercomputadoras, debido a sus bajos costos de computación y la amplia disponibilidad de software de modelado de código abierto. El premio es otorgado conjuntamente por el ICTP y la QEF cada dos años.