En el marco del proyecto internacional ECOS ANID ECOS200006, titulado “Chimeras in voltagedriven coupled nanomagnets”, un equipo chileno integrado por las/os docentes Alejandro León Vega y Juan Marín Medina (UTEM), junto a René Rojas, Mónica García y Susana Contreras (PUCV), desarrolló una colaboración científica de alto impacto con el Dr. Saliya Coulibaly, de la Universidad de Lille (Francia).

Este proyecto ECOS-ANID, ya finalizado, promovió un espacio de discusión y análisis entre equipos nacionales e internacionales en torno al estudio de estados complejos llamados quimeras, donde conviven dinámicas muy diferentes como movimientos periódicos y oscilaciones caóticas. La universalidad de estos comportamientos permitió su estudio en contextos tan diversos que van desde nano-imanes hasta experimentos de fluidos vibrados.

De acuerdo con el profesor Juan Marín Medina, del Depto. de Física de la UTEM, la importancia de este proyecto es que “brindó una oportunidad única para conectar nuestros conocimientos en inestabilidades hidrodinámicas y dinámica no lineal con investigación de frontera en óptica no-lineal y nano-magnetismo”. El enfoque interdisciplinario del equipo permitió abordar estas dinámicas desde perspectivas complementarias. “Si bien las áreas de interés de nuestro equipo son muy amplias, van desde la mecánica de fluidos, pasando por sistemas ópticos, hasta dispositivos nanomagnéticos, las unen mecanismos y fenómenos basados en los mismos principios fundamentales de la dinámica no lineal, caos y formación de patrones. Esta colaboración ha enriquecido nuestra investigación, revelando cómo dinámicas complejas muy similares emergen en sistemas físicos muy diferentes”, comentó Marín Medina.

El profesor Alejandro León Vega, también de la UTEM, comenta que “logramos predecir y caracterizar quimeras magnéticas, donde una parte de un sistema de imanes se comportaba de forma caótica y otra sección era regular, generando una modulación de las frecuencias que pueden emitir dispositivos nanométricos”. Estas estructuras híbridas, que combinan comportamientos caóticos y regulares dentro de un mismo sistema, presentan un alto potencial para el desarrollo de tecnologías disruptivas.

“El principal desafío que enfrentamos durante este trabajo fue que el sistema puede evolucionar hacia múltiples estados según sus condiciones iniciales, y las quimeras eran sólo uno de ellos. Es más, si bien intuíamos que existían, ¡tardamos mucho en descubrirlas en las simulaciones!”, recuerda el profesor León Vega. Según él, “la diversidad dinámica del sistema puede utilizarse para tareas complejas de clasificación, predicción o memoria, imitando funciones de redes neuronales biológicas”, lo que convierte a estos estudios en una puerta hacia la creación de dispositivos inteligentes a escala nanométrica.

Formación de postgrado y proyección académica

Uno de los hitos recientes de esta colaboración fue la defensa de tesis del estudiante Diego Molina, egresado del Magíster en Ciencias con mención en Física de la PUCV. Su trabajo fue co-guiado por académicos de ambas universidades.“Esta estrategia de co-guía es fundamental mientras avanzamos en la consolidación de programas propios de pre y posgrado en la UTEM”, explicó León Vega.

Este trabajo conjunto también ha generado numerosas publicaciones co-firmadas y ponencias en conferencias nacionales e internacionales, contribuyendo a fortalecer la visibilidad de UTEM y PUCV en áreas como la física de la materia condensada y los sistemas complejos. Más allá del proyecto ECOS ANID, la colaboración se ha expandido hacia otras líneas de investigación, como la formación de estructuras disipativas y el estudio de ondas no lineales.

“Explorar las leyes que rigen estos patrones organizados tiene tanto valor teórico como aplicaciones prácticas, desde materiales funcionales hasta algoritmos computacionales”, agregó León Vega. Los investigadores esperan que esta alianza siga dando frutos. “Queremos consolidar redes internacionales y formar una nueva generación de científicos con una mirada integradora sobre fenómenos complejos en la naturaleza”, concluyó Juan Marín.

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