Observan un nuevo comportamiento magnético en nanopartículas

17/12/2013

Los dispositivos electrónicos, como los teléfonos móviles o las tabletas digitales, alimentan una carrera tecnológica para conseguir elementos electrónicos de procesamiento y de almacenamiento de la información cada vez más pequeños. En esta carrera, uno de los retos es reproducir los comportamientos magnéticos en la escala de los nanómetros.
 
Una colaboración internacional de científicos dirigidos por investigadores del Departamento de Física de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), y con la participación de la Universidad de Barcelona, ha conseguido reproducir en partículas de entre 10 y 20 nanómetros un fenómeno magnético de gran importancia para los dispositivos magnéticos: el acoplamiento antiferromagnético entre capas.
 
Se trata de un fenómeno que se manifiesta cuando se acoplan algunos tipos de capas de materiales con diferentes propiedades magnéticas y que permite cambiar el comportamiento magnético del conjunto. Esta propiedad tiene aplicaciones tecnológicas importantes. Por ejemplo, forma parte importante de los sistemas de lectura de los datos en los discos duros y en las memorias MRAM de ordenadores y dispositivos móviles.
 
Los investigadores han conseguido por primera vez reproducir el fenómeno en materiales nanoscópicos, de unas decenas de átomos de diámetro. Lo han conseguido en partículas de óxido de hierro rodeadas de una finísima capa de óxido de manganeso y en la combinación inversa: partículas de óxido de manganeso recubiertas de una capa de de óxido de hierro. El descubrimiento proporciona un control sin precedentes del comportamiento magnético de las nanopartículas, ya que permite controlar y ajustar fácilmente sus propiedades sin tener que manipular su forma ni su composición, tan sólo controlando la temperatura y los campos magnéticos que las rodean.
 
"Hemos logrado reproducir por primera vez un comportamiento magnético desconocido en el ámbito de las nanopartículas, lo que abre las puertas a miniaturizar hasta límites que parecían imposibles el almacenamiento magnético y otras aplicaciones más sofisticadas como los filtros de espín, los codificadores magnéticos o la grabación en multinivel", afirman Josep Nogués, profesor de investigación ICREA y Maria Dolors Baró, catedrática de Física Aplicada de la UAB.
 
En la investigación, publicada hoy en Nature Communications, han participado los profesores del Departamento de Física de la UAB Maria Dolors Baró y Santiago Suriñach ; el investigador ICREA del Departamento de Física de la UAB y del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnlogia (ICN2) Josep Nogués; investigadores del Departamento de Química Inorgánica y del Departamento de Electrónica de la Universidad de Barcelona (UB); investigadores de la Universidad Complutense de Madrid, de la Università degli Studi di Firenze (Italia); del St. Petersburg Nuclear Physics Institute (Rusia), de la Universidad de Estocolmo (Suecia); del NCSR de Grecia; del Oak Ridge National Laboratory (EEUU), de la Universidad de Miami (Ohio, EEUU), y del Argonne National Laboratory (EEUU).

Imagen: Representación esquemática del acoplamiento antiferromagnético entre el núcleo magnéticamente blando Fe3O4 y la corteza Mn3O4 magnéticamente dura. La imagen de microscopía electrónica de transmisión de alta resolución, superpuesta a un mapa de espectroscopía electrónica de pérdidas de energía (EELS), revela la alta calidad de la interfaz con un crecimiento coherente entre las dos fases.

Más información: Enlace al artículo científico