Un cristal transparente puede crear por sí solo, en el interior de su materia, una sorprendente red microscópica. Se parece a un tejido cuyos hilos se cruzan pasando unos por encima de otros. Mejor aún, algunas partes pueden reorganizarse con un láser. Este comportamiento podría servir algún día para manipular o almacenar información con la luz.
El material estudiado se llama KTN:Li. Contiene sobre todo potasio, tantalio, niobio y litio. Su particularidad aparece cuando se enfría lo suficiente. Pequeñas zonas del cristal adoptan entonces, cada una, una orientación eléctrica particular. Los físicos llaman a estas zonas «dominios».
Desenredo inducido por láser de la estructura del «dominio».
Para hacer aparecer la red, el equipo enfrió lentamente el cristal. El cambio se produce alrededor de 292 K, es decir, unos 19 °C. Unos 2 °C más abajo, hacia 17 °C, los dominios comienzan a adoptar una forma inusual. En lugar de permanecer simplemente uno al lado del otro, forman filamentos que se entrecruzan en las tres dimensiones del cristal.
El resultado recuerda realmente a un tejido a una escala diminuta.
En cada cruce, un filamento puede pasar por encima o por debajo de otro. La organización no es idéntica en todas partes y no sigue un patrón perfectamente repetido. Si el cristal se calienta y se vuelve a enfriar, aparece otra disposición. En cambio, una vez formada la red y mantenida la temperatura, su estructura permaneció estable durante los experimentos, hasta seis horas.
Para comprobar que los filamentos no daban solo una ilusión de cruce en una imagen plana, los científicos observaron diferentes profundidades del cristal. Así reconstruyeron la red en tres dimensiones. Otras mediciones permitieron determinar cómo estaban orientadas eléctricamente las distintas zonas y cómo se unían.
Esta manera de entrecruzarse ayuda a que la red permanezca en su lugar. Para modificar una parte, no basta con que esta cambie ligeramente de orientación: también hay que deshacer algunos cruces. La propia forma de la red le aporta, por tanto, cierta estabilidad. En física, este tipo de resistencia ligada a la organización geométrica se denomina «protección topológica».
Esta estabilidad no impide, sin embargo, actuar sobre el cristal. Los investigadores utilizaron un láser verde de una longitud de onda de 514 nm. Al apuntar a una pequeña zona, consiguieron deshacer localmente algunos entrecruzamientos y reorganizar los dominios. Un láser infrarrojo de 1040 nm no provocó el mismo efecto. No se detectó ningún daño irreversible en el cristal durante estas observaciones.
Poder conservar una organización estable y modificarla después con precisión con luz interesa especialmente a la investigación sobre memorias fotónicas. En estos dispositivos, la luz participaría en el almacenamiento o el procesamiento de la información. Los autores también contemplan investigaciones sobre sistemas inspirados en redes neuronales. Por ahora, se trata de un fenómeno observado en laboratorio: el siguiente paso consiste en aprender a crear y controlar estas redes con la suficiente precisión para convertirlas en un verdadero dispositivo.