Se genera magnetismo en metales "No Magnéticos"

Alterando sutilmente ciertas interacciones cuánticas en la materia, los científicos de la Universidad de Leeds han demostrado por primera vez cómo generar magnetismo en metales que no son normalmente magnéticos. Imanes sintéticos hechos con esta técnica un día reducirán nuestra dependencia de metales tóxicos o raros en cosas tales como turbinas de viento, discos duros de computadora y dispositivos de imágenes médicas de campo magnético.

Normalmente, existen sólo tres metales que son ferromagnéticos, es decir, capaces de hacerlos magnéticos en presencia de un campo magnético y permanecer así una vez que este es retirado (a temperatura ambiente), siendo el hierro, el cobalto y el níquel. La razón detrás de este número limitado de materiales ferromagnéticos es debido a una condición atómica conocida como el criterio de Stoner que determina la distribución de electrones en un átomo y la fuerza de sus interacciones.

Específicamente, el criterio de Stoner dicta que cuando se multiplica el número de estados diferentes que pueden ocupar los electrones en órbitas alrededor del núcleo de un átomo por la interacción de intercambio aplicable (es decir, la interacción entre el límite electrones en un átomo y en relación con la orientación del espín de cada electrón un estado de mecánica cuántica ("arriba" o "hacia abajo")), entonces el resultado debe ser mayor que uno para que el metal sea ferromagnético.

Sencillamente, si se piensa que un electrón posee carga y un campo magnético, en metales ordinarios existen la misma cantidad de electrones apareados (es decir, donde el criterio de Stoner es igual a cero) efectivamente se anulan los campos magnéticos, dejando el material magnéticamente neutro; sin embargo, en los materiales ferromagnéticos, donde hay más electrones desapareados que apareados (es decir, donde el criterio de Stoner es mayor que uno), los campos magnéticos normalmente cancelados por los electrones orientados opuestamente se permite existir. Como tal, cada electrón desapareado puede decirse que actúan como un imán pequeño y, con muchos de ellos en un material, proporcionan un campo magnético global al metal en el que residen.

A diferencia de otros tipos de materiales magnéticos que han tenido sus propiedades alteradas por la adición de sustancias no magnéticas, como en los imanes "No Joulianos" – en la última investigación de la Universidad de Leeds científicos han demostrado cómo alteraron el intercambio en metales no magnéticos mediante la eliminación de material o, más específicamente, mediante la eliminación de electrones. Lograron esto usando una interfaz recubierta con una fina capa de moléculas de carbono C60 (buckminsterfullereno, también conocido como buckyballs), para sacar un número de electrones y efectivamente aumentar el número de desapareados sobre el criterio de Stoner para generar metales ferromagnéticos.

Como resultado, los investigadores fueron capaces de alterar tanto el cobre y el manganeso al grado de ser. Aunque solamente poseen una pequeña fuerza magnética en comparación con los metales ferromagnéticos que ocurren naturalmente, los materiales sintéticos magnéticos mostraron estas propiedades a temperatura ambiente.

Fuente: Universidad de Leeds