“La magnetorresistencia gigante está presente en todos los sistemas de grabación actuales”

¿Qué es eso de la magnetorresistencia gigante?

El descubrimiento del efecto de magnetorresistencia gigante, justo hace ahora 20 años, es un paradigma de lo que ahora se denomina nanotecnología. Para aclarar este concepto conviene recordar primero algunos aspectos acerca de la grabación magnética, cuyo objetivo es poder almacenar la mayor cantidad de información posible en el menor espacio. Aquí es donde surge la importancia de la nanotecnología.

Resumiendo mucho, la nanotecnología en grabación requiere poder fabricar de forma controlada las unidades de información o bits de un tamaño lo menor posible, a escala nanométrica (10 elevado a -10 metros). Cuando eres capaz de fabricar y caracterizar experimentalmente estas pequeñísimas unidades, se observan fenómenos que no se pueden observar en otros materiales de mayores dimensiones. Fert y Grünberg descubrieron un efecto nuevo en determinadas multicapas magnéticas nanoestructuradas, en las que, aplicando un campo magnético, se puede modificar su resistencia eléctrica. Si bien existen varios efectos magneto-resistivos, la magnetorresistencia gigante (cuyas siglas en inglés son GMR) se caracteriza por su intensidad “gigante”, y por ponerse de manifiesto sólo en materiales nanométricos.

¿Y qué aplicaciones tiene?

El efecto de la magnetorresistencia gigante se descubrió en 1988 y su importancia se puso de manifiesto rápidamente, pues a mediados de los ‘90 las cabezas lectoras de IBM ya se basaban en ello. En esencia, este efecto permite que puedas leer la información magnética almacenada en el disco o soporte magnético con mayor precisión y sensibilidad, con lo cual se pueden fabricar unidades magnéticas más pequeñas, y por tanto posibilita aumentar la densidad de grabación.

Un sistema de grabación consiste en un medio donde se almacena la información -como el disco de un ordenador-, y dos cabezas magnéticas, la grabadora de la información y la lectora de la misma. Los sistemas magnéticos actuales de grabación tienen una cabeza magnética que “lee” la información utilizando el efecto de magnetorresistencia gigante. Esto ha posibilitado la reducción del tamaño de los discos duros y de todos los sistemas magnéticos de grabación, además de reducir su coste.

Además de la grabación magnética, ¿existen otras áreas de investigación en magnetismo?

Dentro del magnetismo básico y aplicado existen tres grandes campos de investigación. El primero es la grabación magnética, pero existen otros dos. Uno es el relativo a los materiales magnéticos blandos o dulces, y el otro se refiere a los materiales magnéticos duros o imanes permanentes.

Un material magnético blando, que no tiene nada que ver con su dureza mecánica, es muy sensible a la acción de campos magnéticos, o en términos técnicos, posee una gran facilidad para imanarse y desimanarse. Dadas esas características, se emplean en numerosos sensores basados en las modificaciones de determinadas propiedades que se quieren medir con un campo aplicado. Su aplicación más importante, por el volumen del material empleado, está en los núcleos de los transformadores, como los utilizados para llevar la energía desde un pantano a nuestras casas. La tecnología en este campo está muy desarrollada y se avanza relativamente poco, pero el mercado de chapa de transformadores y de motores en el mundo es enorme, y mueve millones de euros, a pesar de tener un precio muy barato.

Respecto a los imanes permanentes son los conocidos comúnmente como imanes. Son materiales específicos que se caracterizan por generar un campo magnético de mayor o menor intensidad. Se emplean en numerosas aplicaciones, desde el típico imán de la nevera, hasta su uso en satélites espaciales o en biomedicina.

Todos estos temas se han tratado en Intermag, ¿qué ha supuesto la celebración de este congreso en Madrid?

Intermag es el congreso más importante del mundo en magnetismo y sus aplicaciones tecnológicas, y desde que comenzó a organizarse en 1966 nunca ha habido tanta participación como la que se ha dado cita en Madrid. Se han registrado más de 1.600 delegados de todo el mundo. El 40 % de los participantes han venido desde Asia, particularmente de Japón y Corea, el 20% llegaron desde EE UU, y el otro 40% fueron europeos. Los españoles representamos un 10% del total, un porcentaje elevado, y aunque hay que reconocer que cuando la Intermag se celebra en otros países la participación española es menor, el nivel del magnetismo de nuestro país ahora mismo es alto. Además, no creo que sea un pico puntual, sino que en España existe una tradición en este campo de la física, en la que tenemos notable éxito.

¿Esto ha podido influir a la hora de elegir una ciudad española como sede del congreso?

Posiblemente sí. Intermag se celebra dos años consecutivos en EE UU, y uno de cada tres alternativamente en Extremo Oriente o Europa, de tal forma que en nuestro continente se realizan una vez cada seis años. Estos congresos están organizados por la IEEE Magnetic Society, una sociedad compuesta por unos 3.000 socios que, a su vez, forma parte de la asociación americana más grande de ingenieros y tecnólogos, el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), que agrupa a más de 300.000 socios en todo el mundo. En Madrid han estado presentes los presidentes de ambas instituciones.

El proceso de selección de la sede funciona como unas pequeñas olimpiadas. En esta ocasión el comité evaluador tuvo que elegir entre las candidaturas de Viena y de Madrid, y tras varios años presentando toda la documentación y defendiendo la candidatura, eligieron Madrid hace ya cinco años. La elección de una ciudad española por primera vez ha supuesto una oportunidad única para nuestra comunidad científica y el sector tecnológico relacionados con el magnetismo en España.

Y además ha contado con la presencia de dos Premios Nobel…

La verdad es que hemos tenido suerte. El año pasado el Premio Nobel de Física se concedió conjuntamente al francés Albert Fert y al alemán Peter Grünberg por ser los descubridores del efecto de la magnetorresistencia gigante, que está justo en el núcleo del tipo de debates que se plantean en los congresos de Intermag. Ha sido una ocasión única contar con la presencia de estos eminentes científicos durante el congreso. Se celebró una sesión especial en su honor, a la que también asistió la ministra Cristina Garmendia.

¿Y qué retos le quedan todavía al magnetismo?

Actualmente, más de la mitad del apoyo económico e inversión mundial en actividades relacionadas con el magnetismo y sus tecnologías se destinan a la búsqueda de sistemas alternativos y avanzados en grabación magnética. Con la tecnología actual se está alcanzando el límite de reducción del tamaño.

Algunos de los últimos avances implican el uso de la ‘grabación perpendicular’, donde los bits o unidades de información son perpendiculares al disco duro, al plano del medio de grabación. Esto implica una fuerte financiación de la investigación básica y aplicada que se enfoca a nuevos materiales, nuevos fenómenos y nuevas tecnologías en el mundo de lo “más pequeño todavía”. Esto revierte hacia aplicaciones en otras áreas de magnetismo. Se están desarrollando nuevas nanoestructuras magnéticas que tienen propiedades específicas mejoradas respecto a las que se vienen fabricando, nuevos sensores, e incluso ya se trabaja en magnetismo molecular o magnetismo de materiales orgánicos.