Un avance significativo en la ciencia de materiales ha sido anunciado por el Laboratorio Nacional de Brookhaven, donde un equipo de investigadores ha identificado un nuevo estado de la materia llamado "mitad hielo, mitad fuego". Este hallazgo se centra en el material magnético Sr₃CuIrO₆, compuesto de estroncio, cobre, iridio y oxígeno. Los resultados de esta investigación, que comenzó en 2012, fueron publicados el 31 de diciembre de 2024 en la reconocida revista Physical Review Letters.

El estado "mitad hielo, mitad fuego" se caracteriza por una combinación peculiar de electrones con spins desordenados (calientes) relacionados con los sitios de cobre y spins ordenados (fríos) en los sitios de iridio, lo que contrasta con un estado previamente conocido como "mitad fuego, mitad hielo", en el que la organización de los spins era opuesta. Este fenómeno se desarrolla en un rango de temperatura extremadamente acotado, permitiendo cambios de fase abruptos a temperaturas finitas, comportamiento que no había sido observado en sistemas similares, como el modelo de Ising unidimensional.

El término "mitad hielo, mitad fuego" evoca una dualidad única que nunca se había documentado en la naturaleza, y su estudio sigue sorprendentemente basado en principios microscópicos como la entropía magnética, que hasta hace poco tiempo pensábamos entender completamente.

Resultados fundamentales de la investigación subrayan que este nuevo estado es robusto ante perturbaciones, a diferencia del estado "mitad fuego, mitad hielo", que puede desaparecer frente a ciertas interacciones. En un gráfico correspondiente a la investigación se muestran detalles como el cambio de entropía magnética dependiendo del campo magnético (h) y la temperatura (T). Allí, un punto negro marca la emergencia del estado "mitad fuego, mitad hielo" a temperatura cero, mientras que una línea discontinua indica la posición del estado "mitad hielo, mitad fuego" en un rango de temperatura positiva.

Las posibles aplicaciones tecnológicas de este descubrimiento son amplias, especialmente en campos emergentes como la computación cuántica y los dispositivos de refrigeración magnética. La capacidad de manipular las transiciones entre estos estados podría contribuir al desarrollo de tecnologías avanzadas para el almacenamiento de información cuántica.

Dos de los físicos destacados detrás de este hallazgo, Weiguo Yin y Alexei Tsvelik, comenzaron a explorar este material en 2016, lo que finalmente condujo a este avance trascendental. El trabajo ha sido detallado en un artículo publicado en Physical Review Letters bajo el DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.266701, un documento que promete abrir nuevas líneas de investigación en sistemas magnéticos frustrados y sus diversas aplicaciones.