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Nuevo meta-material imita el vapor, el agua y el hielo

Investigadores del Instituto Paul Scherrer, en Suiza, han creado un nuevo material sintético cuyas propiedades magnéticas pueden cambiar con la temperatura, adoptando los estados sólido, líquido y gaseoso de forma similar a como lo hace el agua. Los diferentes estados o transiciones de fase que puede experimentar este nuevo metamaterial, creado a partir de mil millones de nanoimanes, podría tener futuras aplicaciones electrónicas cómo mejorar la eficiencia de la transferencia de información o permitir el almacenamiento de datos de forma mucho más eficiente.

Nuevo meta-material imita el vapor, el agua y el hielo

El equipo de investigadores suizos del PSI, liderado por la científica Laura Heyderman, destacan las propiedades magnéticas de este material. Según los científicos del PSI, los sistemas complejos pueden proporcionar nuevas formas de transferencia de información gracias a su capacidad de experimentar transiciones de fase. Y según los resultados obtenidos, el metamaterial del PSI podría ser un potencial candidato a mejorar la eficiencia de las aplicaciones electrónicas.

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La singularidad de este metamaterial sintético reside en su propia composición, integrada por cerca de mil millones de diminutos imanes de tan solo 63 nanómetros de largo y una forma casi esférica similar a un grano de arroz. Para estudiar el comportamiento magnético del material a gran escala, los científicos emplearon una técnica avanzada de colocación de todas estas nanopartículas en un sustrato plano de 5 por 5 milímetros, para luego realizar las mediciones pertinentes a partir de una técnica de medición especial.

Durante las pruebas realizadas en laboratorio, los científicos suizos pudieron comprobar la capacidad de este material sintético para reorganizar su estructura interna con una precisión casi milimétrica a medida que modificamos su temperatura. Gracias al comportamiento magnético general de todas estas partículas a temperatura ambiente, comprobaron que la orientación de las nanopartículas no respondía a los polos magnéticos norte o sur, sino que apuntaban en una u otra dirección de forma arbitraria.

A medida que se reducía la temperatura, los científicos observaron con interés como la disposición magnética de las partículas tendía hacia un acercamiento gradual entre ellas, mostrando el fenómeno propio de una transición de fase tal y como ocurre con el agua al alcanzar el estado sólido.

Nuevo meta-material imita el vapor, el agua y el hielo

Este descubrimiento abre la puerta a la capacidad de influir en estas transiciones magnéticas mediante la manipulación del tamaño, la disposición y la forma de los millones de nanoimanes que lo componen. Tal y como afirma Heyderman, la capacidad de customizar las transiciones de fase para crear nuevos estados de la materia, podría permitir que los metamateriales se adapten de forma mucho más específica a las necesidades del futuro.

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Entre las futuras aplicaciones de este metamaterial destaca su uso en la transferencia de información eficiente, la fabricación de sensores para medir la intensidad del campo magnético o dispositivos para el almacenamiento de datos a gran escala. Pero quizá también tenga un uso potencial dentro de la magnetoelectrónica o espintrónica, una tecnología emergente que explota tanto la carga del electrón como su spín para crear dispositivos capaces de generar corriente de electrones “espín polarizados”.

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