Físicos de la Universidad de Valladolid estudian las propiedades magnéticas de nanoestructuras

CGP/DICYT Si tomamos un elemento material y lo reducimos progresivamente llega un momento en que sus propiedades físicas, como la eléctrica o la magnética, varían de forma drástica. El punto donde todos los materiales ven modificadas sus prestaciones se sitúa en la escala nanométrica, o lo que es lo mismo, al nivel de átomos y moléculas (lo que equivale la millonésima parte de un milímetro). En el caso de los materiales magnéticos, como el hierro o el acero, sus propiedades varían de forma notable a esa escala, lo que es objeto de investigación del Grupo de Propiedades Nanométricas de la Materia de la Universidad de Valladolid, ubicado en el Departamento de Física Teórica, Atómica y Óptica de la Facultad de Ciencias.

Entre las aplicaciones de estos estudios se encuentra el avance en la electrónica tradicional, pero también en la denominada espintrónica. Frente a la electrónica convencional, que solo explota la carga del electrón, la espintrónica aprovecha también el espín. El electrón, al girar sobre su propio eje, genera un campo magnético que se deonima espín (término procedente del inglés spin, que significa giro).

Según ha recordado en declaraciones a DiCYT Carlos Balbás, coordinador del grupo, el efecto físico que ha originado el desarrollo de la espintrónica es la Magnetorresistencia Gigante, descubierta en los años 80 y que le ha valido hace dos años a sus descubridores, Peter Grünberg y Albert Fert, el Premio Nobel de Física. Se trata de un efecto nuevo que se produce en determinadas multicapas magnéticas nanoestructuradas, en las que, aplicando un campo magnético, se puede modificar su resistencia eléctrica. La magnetorresistencia gigante se caracteriza por su intensidad “y por ponerse de manifiesto sólo en materiales nanométricos.

Andrés Vega y Amador García son los investigadores del grupo que centran su labor en estas propiedades. En concreto, explica Balbás, han contribuido estudiando otro tipo de sistema interfase entre dos metales que tienen un comportamiento de spin diferente dependiendo de la estructura y el tamaño. El equipo de físicos realiza simulaciones de propiedades de materiales a nivel nanométrico y, en este caso, analizan “cómo se acoplan los espines dependiendo del tamaño y del campo magnético que se aplique”. Estimar la manera más rápida puede aprovecharse en la espintrónica.

Líneas de investigación y potencial aplicación

Además de la línea de investigación sobre nanomagnetismo, el Grupo de Propiedades Nanométricas de la Materia trabaja en campos como los líquidos metálicos, los materiales nanoensamblados o la catálisis. Estas líneas tienen potencial aplicación en la electrónica molecular, las aleaciones de metales líquidos en metalurgia y en reactores de fusión, los nuevos catalizadores nanométricos (por ejemplo para la eliminación del óxido de nitrógeno en la combustión de hidrocarburos en automóviles) o en materiales optoelectrónicos para tecnología del medio ambiente. El equipo está compuesto por siete investigadores fijos y personal fluctuante.

Magnetorresistencia gigante

Los datos guardados en los discos duros que manejamos todos los días se encuentran almacenados magnéticamente porque se conservan en un soporte que también lo es, y para leer esa información es necesario también con un mecanismo basado en el magnetismo. El sistema se basa en nanotecnología y consiste en la fabricación de películas magnéticas delgadas donde se observa el fenómeno, el efecto de magnetorresistencia gigante. La resistencia eléctrica cambia cuando siente un campo magnético y, al estar la información almacenada en los bits al igual magnéticos, que a su vez producen un campo magnético, éste es detectado por las películas y de esa manera se puede leer la información con mucha precisión y rápidamente, lo que ha permitido que los discos duros cada vez tengan una densidad de almacenamiento de información más grande.