Un equipo internacional de científicos encontró una forma más sencilla de anticipar si determinados cristales intermetálicos se comportarán como ferromagnetos, antiferromagnetos o como vidrios de espín.
La investigación fue encabezada por Farid Labib, de la Universidad de Ciencias de Tokio, y se centró en una familia de materiales conocidos como compuestos intermetálicos de tipo Tsai.
Estos sólidos están formados por varios elementos metálicos organizados en estructuras cristalinas muy complejas. Entre los materiales estudiados se encuentran combinaciones de oro con aluminio, galio o silicio, además de tierras raras como terbio, disprosio y holmio.
Hasta ahora, los investigadores utilizaban principalmente la concentración de electrones de valencia por átomo para intentar predecir el comportamiento magnético de estos compuestos. Sin embargo, ese criterio no funcionaba de la misma manera en todos los casos.
El nuevo trabajo encontró que una medida estructural llamada parámetro de red permite ordenar mejor los distintos estados magnéticos. Esta magnitud representa las dimensiones internas de la estructura cristalina a escala atómica.
Los investigadores observaron que cuando el parámetro de red superaba aproximadamente los 14.72 ángstroms predominaba el comportamiento antiferromagnético.
Cuando se encontraba entre aproximadamente 14.62 y 14.72 ángstroms, los materiales tendían a presentar ferromagnetismo, mientras que por debajo de 14.62 ángstroms aparecía con mayor frecuencia un estado conocido como vidrio de espín.
Estas diferencias son extremadamente pequeñas. Un ángstrom equivale a una diezmilmillonésima parte de un metro, pero variaciones de apenas unas centésimas pueden cambiar por completo la forma en que interactúan los momentos magnéticos de los átomos.
El hallazgo no significa que el tamaño de la estructura sea la única causa del magnetismo. Los científicos consideran que el parámetro de red funciona como una señal visible de procesos electrónicos más complejos que ocurren dentro del material.
Para llegar a estas conclusiones utilizaron técnicas como difracción de rayos X, magnetometría y estudios con neutrones, que permitieron analizar tanto la estructura de los cristales como la distribución de sus momentos magnéticos.
El avance podría ayudar a los investigadores a elegir con mayor precisión qué composiciones vale la pena estudiar, en lugar de probar una gran cantidad de materiales sin una guía previa.
Los autores también consideran que este criterio podría facilitar la búsqueda de estados magnéticos todavía poco explorados, aunque aclaran que el trabajo no representa por ahora el desarrollo de un nuevo imán ni una aplicación tecnológica inmediata.
La investigación fue publicada ayer en Journal of the American Chemical Society.
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