Física: Los Hologramas de Rayos-X Revelan el Magnetismo Secreto

Boletín NC&T Vol. 1, No. 486 NC&T Vol

Martes, 12 de Junio de 2007

12 de Junio de 2007.
Una colaboración entre científicos de Estados Unidos y del Reino Unido ha llevado a un descubrimiento importante para la comprensión de los materiales antiferromagnéticos que podría estimular su explotación para las tecnologías de la información y otros productos.

Científicos del Centro para los Materiales de Escala Nanométrica del Laboratorio Nacional de Argonne, el Centro Londinense para la Nanotecnología, y la Universidad de Chicago, han empleado una técnica especial de espectroscopia de rayos X para ver, por primera vez, el funcionamiento interno de materiales antiferromagnéticos como el cromo.

A diferencia de los materiales magnéticos convencionales, los antiferromagnéticos son materiales que exhiben un magnetismo "secreto" no perceptible en el nivel clásico o macroscópico. Su magnetismo está confinado en regiones muy pequeñas donde los átomos se comportan como diminutos imanes que se alinean espontáneamente en oposición a los átomos adyacentes, neutralizando así el magnetismo global del material.

Los materiales antiferromagnéticos son conocidos por la humanidad desde hace centenares de años y se usan en numerosas aplicaciones, desde en motores eléctricos hasta en el almacenamiento de información en discos duros. Pero no hemos logrado avances comparables en el aprovechamiento de los materiales antiferromagnéticos porque, hasta hace relativamente poco tiempo, no se podía ver cómo se ordenaban en su interior. Una vez que se puede ver algo, resulta mucho más fácil empezar a hacer ingeniería a partir de ese conocimiento.


El orden interno de los materiales antiferromagnéticos está en la misma escala de la longitud de onda de los rayos X, por debajo de los 10 nanómetros. Ahora se ha logrado usar los rayos X para producir un patrón, concretamente un holograma, o hablando más llanamente, una huella digital de la configuración de un dominio magnético particular.

Desde el descubrimiento de los rayos X, hace más de 100 años, ha sido el sueño de científicos e ingenieros usarlos para obtener imágenes holográficas de objetos nanométricos en movimiento, como los dominios magnéticos. Esto sólo ha sido posible en los últimos años con la disponibilidad de sistemas especiales de fuentes de rayos X.

Además de producir los primeros hologramas de un material antiferromagnético, la investigación reveló que en realidad los hologramas evolucionan con el paso del tiempo, incluso sometidos a las más bajas temperaturas. Probablemente en la mecánica cuántica se encuentre la responsabilidad de este efecto, ya que en ese ámbito se establecen las leyes de la física que gobiernan los mundos atómico y subatómico.

La mecánica cuántica no sólo impone la incertidumbre en las partículas convencionales como los electrones y los átomos, sino también en las paredes de los dominios magnéticos, los límites entre dos regiones adyacentes con orientación magnética diferente. Los nuevos experimentos ayudan a abrir la perspectiva de aprovechar los materiales antiferromagnéticos para tecnologías emergentes como por ejemplo la computación cuántica.