Doctora en Física e investigadora ARAID (Agencia Aragonesa para la Investigación y el Desarrollo) en el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (CSIC-UZ). Premio Joven Investigadora 2017 en los Premios Aragón Investiga. Su investigación se centra en la integración de nanomateriales magnéticos en circuitos superconductores y en el desarrollo de sensores nanosquid ultrasensibles operativos bajo campos magnéticos elevados.¿Qué secreto del magnetismo le gustaría desentrañar?

Durante mi tesis doctoral me dediqué al estudio de moléculas magnéticas con mucho potencial para implementar bits y puertas lógicas cuánticas (conocidas como ‘qubits’ y ‘qugates’). En concreto, demostramos cómo algunas de estas moléculas permitirían almacenar información cuántica durante tiempos lo suficientemente largos para realizar operaciones lógicas de manera eficiente. Desde hace un par de años me dedico a estudiar excitaciones magnéticas protegidas topológicamente. Este término significa que estos estados no pueden ser destruidos mediante una transformación continua.

¿Qué quiere decir esto?

El ejemplo más sencillo para entender esto es pensar en una pelota de plastilina. Si la aplastamos podemos transformarla de manera continua en otra figura geométrica como, por ejemplo, un cubo. Esto significa que la esfera y el cubo son equivalentes desde el punto de vista de la topología. Sin embargo, para convertir la pelota en una rosquilla necesitamos ‘romperla’ haciendo un agujero, es decir, mediante una transformación no-continua. Los estados protegidos topológicamente son enormemente estables frente a cualquier tipo de perturbación o defecto, ya que es muy difícil destruirlos.

¿Para qué puede servir esta protección?

Esta última propiedad los hace muy atractivos para aplicaciones en tecnologías de la información, como memorias magnéticas y circuitos lógicos: el estado ‘no agujero’ que encontramos en la esfera es fundamentalmente distinto del estado ‘agujero’ que encontramos en la rosquilla y podríamos pensar en ellos como en un sistema binario de información donde ‘no agujero’=0 y ‘agujero’=1. La protección topológica los hace también muy atractivos desde un punto de vista de ciencia fundamental. Queremos entender por ejemplo cómo interactúan estos estados entre ellos, cómo se crean y se destruyen o cómo se desplazan por el material donde residen.

¿Por qué se investiga en circuitos superconductores?

Comprendiendo las reglas que gobiernan las partículas que forman la materia, que son las reglas de la mecánica cuántica, hemos conseguido explicar fenómenos tan sorprendentes como la superconductividad. Cuando un material superconductor es enfriado a temperaturas cercanas al cero absoluto (unos ?273 grados), entran en un estado puramente cuántico en el que no exhiben resistencia eléctrica. Es decir, conducen la electricidad sin pérdidas. Esto ha permitido, por ejemplo, fabricar los imanes que se utilizan en los hospitales para realizar resonancias magnéticas.

Desarrolla sensores ‘nanosquid’ ultrasensibles capaces de funcionar bajo campos magnéticos elevados. ¿Para qué hacen falta?

En física del estado sólido, todavía hay muchos fenómenos que no entendemos o que están aún por descubrir y para ello resulta fundamental contar con las herramientas necesarias para su estudio. Una de las propiedades más bonitas, y también útiles, de la materia es el magnetismo. Necesitamos instrumentos de medida que permiten detectar señales magnéticas minúsculas, como las producidas por las nanopartículas magnéticas que componen los discos duros de nuestros ordenadores. Necesitamos también poder observar procesos dinámicos que suceden en escalas temporales muy pequeñas, ya que queremos ordenadores que trabajen cada vez más rápido. Necesitamos además operar bajo campos magnéticos muy elevados para poder modificar las propiedades de las muestras que estudiamos. Necesitamos trabajar a temperatura ambiente, ya que queremos utilizar estos dispositivos en nuestros hogares, pero también a muy bajas temperaturas, ya que esto permite que salgan a la luz fenómenos cuánticos asombrosos. Todos estos requerimientos son muy exigentes desde un punto de vista experimental. Mi trabajo consiste en desarrollar sensores magnéticos que reúnan estas características y que sirven para observar fenómenos inaccesibles hasta la fecha.

¿Cómo son estos sensores?

Están basados en materiales superconductores muy especiales, llamados de alta temperatura crítica, que significa que ‘solo’ tenemos que enfriarlos por debajo de unos -190 grados centígrados. Estos materiales tienen unas propiedades muy especiales que no encontramos en superconductores convencionales, pero son muy difíciles de combinar con circuitos nanoscópicos. Durante mi estancia en la Universidad de Tübingen entendimos cómo hacerlo. De esta manera los sensores que fabricamos son únicos en el mundo.

¿Qué aplicaciones tendrán?

El mundo de la investigación constituye un pequeño mercado que necesita resolver problemas muy específicos que las empresas convencionales no cubren. Por este motivo, la producción de instrumentación científica, como los sensores magnéticos que desarrollamos aquí, tiene mucho interés por sí mismo. Si tenemos instrumentos excepcionales podemos observar fenómenos desconocidos y esto tiene un enorme atractivo para los investigadores.

Dedicó su premio Aragón Investiga a "todos los investigadores que trabajan de forma precaria y casi invisible para la sociedad". María José Martínez explica por qué: "Los investigadores precarios dedican muchísimo tiempo a buscar becas y dinero para sus propios contratos, esto hace que muchas personas desesperen y acaben abandonando. Es una pena y supone una enorme pérdida para nuestra sociedad. En otros países la inversión en ciencia se entiende como una ganancia, aquí a veces da la impresión de que sea un lujo innecesario". Considera que, "la ciencia necesita ser estable y poder plantear proyectos de futuro".

En su caso, tras leer la tesis, fue contratada en el laboratorio Nest de Pisa; "me fui a Italia porque quise y fue una idea muy buena", señala. Cuando, tres años después, se mudó a Alemania –donde desarrolló su propia línea de investigación, en la Universidad de Tübingen– "me costó bastante volver a empezar de cero en otro país; tenía claro que no cambiaría de nuevo: o volver a España o nada". Piensa que pasar una época en el extranjero "es muy bueno pero no debería ser una obligación". Desde septiembre, es investigadora indefinida gracias a la fundación ARAID, "esto hace que pueda dedicarme a la investigación al cien por cien".