¿La electrónica del futuro? Investigadores de Zaragoza hallan un material magnético que mejora la eficiencia de los dispositivos
Un equipo de investigadores del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza (Unizar), ha dado un importante paso hacia el desarrollo de los materiales que podrían sustentar la próxima generación de dispositivos electrónicos y tecnologías cuánticas. En concreto, el trabajo en el INMA está liderado por un físico del CSIC, Mikhail Otrokov.
El estudio, publicado en la revista Physical Review B, predice la existencia de una nueva familia de materiales magnéticos bidimensionales (2D) que presentan unas propiedades muy superiores a las conocidas hasta ahora. Aunque todavía no han sido sintetizados en el laboratorio, los cálculos realizados por el equipo muestran que podrían mantener su magnetismo incluso por encima de la temperatura ambiente, un desafío que durante años ha limitado el desarrollo de este tipo de materiales.
La investigación ha sido desarrollada, además, en colaboración con el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), el Centro de Física de Materiales (CFM, CSIC-UPV/EHU) y el Donostia International Physics Center (DIPC).
Imanes de apenas tres átomos de espesor
Los materiales estudiados pertenecen a la familia de los denominados materiales Janus, llamados así en referencia al dios romano de las dos caras porque presentan una composición distinta en cada una de sus superficies.
Se trata de monocapas de apenas tres átomos de espesor que, según las simulaciones realizadas mediante cálculos de mecánica cuántica, podrían conservar su orden magnético entre los 370 y los 410 kelvin (entre unos 100 y 140 ºC), muy por encima de la temperatura ambiente.
“Uno de los grandes retos del magnetismo bidimensional consiste precisamente en conseguir materiales que mantengan sus propiedades magnéticas en condiciones normales de funcionamiento. Nuestras predicciones indican que esta nueva familia podría superar esa barrera”, explica Mikhail Otrokov, investigador del CSIC en el INMA (CSIC-Unizar) y uno de los autores principales del trabajo.
Un paso hacia la electrónica y la computación cuántica del futuro
El interés de estos materiales va mucho más allá de su comportamiento magnético. Su estructura asimétrica les confiere propiedades electrónicas singulares que podrían aprovecharse para desarrollar nuevas tecnologías en campos estratégicos como la espintrónica -una rama de la electrónica que utiliza el espín de los electrones para procesar información con un consumo energético mucho menor- o la computación cuántica.
Los cálculos apuntan a que estos materiales podrían favorecer el desarrollo de futuros ordenadores cuánticos y de dispositivos capaces de transportar corriente eléctrica con pérdidas mínimas de energía.
De confirmarse experimentalmente, estos materiales abrirían la puerta a dispositivos electrónicos más rápidos, más eficientes y con un consumo energético muy inferior al de la tecnología actual.
El siguiente reto: fabricarlos en el laboratorio
Aunque los resultados son muy prometedores, los investigadores recuerdan que, por el momento, se trata de una predicción teórica basada en simulaciones de primeros principios y modelos de dinámica de espines atómicos.
“La confirmación definitiva llegará cuando estos materiales puedan fabricarse y caracterizarse experimentalmente. Nuestro trabajo ofrece una hoja de ruta sólida para que otros grupos puedan intentar obtenerlos en el laboratorio”, señala Otrokov.
Si estas predicciones se confirman, esta nueva familia de materiales podría convertirse en uno de los candidatos más prometedores para impulsar la próxima generación de dispositivos cuánticos y electrónicos de alta eficiencia.