Un equipo internacional de científicos, liderados desde el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, ha creado el primer imán duro de espesor atómico. El avance tiene aplicaciones potenciales en dispositivos tecnológicos que requieren un campo magnético definido, como las memorias RAM de los ordenadores.
Los imanes duros son materiales ferromagnéticos a los que cuesta mucho invertir su imantación, al contrario que los blandos, que la pierden fácilmente. Investigadores del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA, instituto mixto de la Universidad de Zaragoza y el CSIC) han liderado un equipo internacional que ha logrado reducir los primeros a la mínima expresión.
El avance se ha logrado dentro de la actual tendencia general a la miniaturización, que consiste en intentar obtener elementos cada vez más pequeños que ocupen el menor espacio posible, pero sin perder sus propiedades.
Los autores, que publican su estudio en la revista Nature Communications, han creado un imán duro con espesor atómico por primera vez a escala mundial. Se trata del más fino que existe y que podrá existir nunca, con una dirección magnética definida, de temperatura relativamente alta y muy difícil de desmagnetizar.
Tras siete años de estudio, este hallazgo representa un claro avance en los campos de investigación transversales del magnetismo y la ciencia de superficies, dado que es un objetivo que la comunidad científica llevaba buscando desde hace más de dos décadas.
“Hemos conseguido, a través de una combinación de moléculas y átomos de hierro, generar una red donde los átomos están separados entre sí a una distancia fija y que presentan una dirección de magnetización perpendicular a esta red”, explica Jorge Lobo Checa, uno de los autores del INMA y del Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA) de la Universidad de Zaragoza.
La combinación de materiales a la que se refiere es una molécula derivada de un antraceno (tres anillos de carbono) y átomos de hierro. Así, se obtiene una red (como la estructura de un panal de miel) donde los átomos de hierro están posicionados en los vértices de los hexágonos.
En cuanto a la dureza de este imán hiperfino, viene definida por la dificultad para revertir la dirección de la imanación. “El campo que fija la dureza de un material ferromagnético es la intensidad del campo magnético que se debe aplicar a ese material para invertir su imanación. Esto indica lo duro o blando que es. Y cuanto más cuesta cambiar la dirección de la imanación, más duro es”, recuerda Lobo.
Otro de los autores, Fernando Bartolomé, investigador del CSIC en el INMA y actualmente Consejero de Educación en Reino Unido e Irlanda, añade: “La dureza de este imán de espesor atómico es similar a la de los imanes de neodimio”.
Según los autores, este avance de la ciencia básica tiene potenciales aplicaciones prácticas en cualquier dispositivo tecnológico donde sea necesario incorporar un campo magnético, por ejemplo, una memoria RAM de un ordenador o un transistor.
“Será muy útil para miniaturizar todavía más las cosas gracias a su pequeño tamaño”, concluye Lobo, “teniendo en cuenta que en este imán los átomos de hierro están separados por distancias de un nanómetro, esto es, la millonésima parte de un milímetro”.
Referencia:
Jorge Lobo-Checa, Fernando Bartolomé et al. “Ferromagnetism on an atom-thick & extended 2D metal-organic coordination network”. Nature Communications.
Por parte del INMA, también han contribuido a la investigación Leyre Hernández López, David Serrate y Mikhail M. Otrokov. Asimismo, han trabajado en el proyecto Ignacio Piquero Zulaica (Universidad Técnica de Múnich); Adriana Candia (Instituto de Física del Litoral, Argentina); Pierluigi Gargiani y Manuel Valvidares, científicos del sincrotrón ALBA; Fernando Delgado (Universidad de la Laguna); Jorge Cerdá (ICMM de Madrid); y Andrés Arnau (Universidad del País Vasco).
En la interfaz entre dos capas rotadas de titanato de bario, con solo unos pocos átomos de espesor, aparecen propiedades que podrían revolucionar la ciencia de los materiales ferroeléctricos y ser útiles en la electrónica e informática del futuro. Los detalles los publican en Nature investigadores de la Universidad Complutense de Madrid.
Investigadores de CIC biomaGUNE y otros centros internacionales han desarrollado un modelo para la síntesis controlada de nanoestructuras complejas hasta ahora inalcanzables. El avance abre nuevas posibilidades en el diseño de materiales y aplicaciones nanotecnológicas innovadoras.
