Investigadores del Instituto de Materiales Avanzados y Matemáticas (INAMAT2) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), en colaboración con el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (centro mixto del CSIC y la Universidad de Zaragoza), han desarrollado unas películas delgadas ferromagnéticas, con nanoláminas diferentemente orientadas, a las que, también con la inserción de diferentes elementos químicos (incluyendo aquellos no magnéticos), han podido controlar y modificar, entre otras, sus propiedades magnéticas. Dichas características abren nuevas posibilidades para el uso de estas películas en una amplia gama de utilidades, desde dispositivos eléctricos y electrónicos hasta aplicaciones ópticas y mecánicas.
De izq. a dcha.: Los investigadores José Vergara, Cristina Favieres y Vicente Madurga posan en uno de los laboratorios de física de la UPNA.
Las películas delgadas ferromagnéticas están formadas por nanoláminas paralelas, que son estructuras extremadamente delgadas compuestas por capas de material dispuestas de manera paralela entre sí, pero con orientación del conjunto controlada. Estas capas son tan delgadas que tienen dimensiones a escala nanométrica, lo que significa que su espesor es del orden de unos pocos nanómetros, teniendo en cuenta que un nanómetro equivale a una millonésima parte de un milímetro.
Estas películas delgadas ferromagnéticas se caracterizan por su capacidad para ser imanadas en una sola dirección. Gracias a la inserción de diferentes elementos químicos (incluyendo aquellos no magnéticos), el grupo de la UPNA Física y Tecnología de Materiales, dirigido por la investigadora Cristina Favieres Ruiz, ha podido controlar y modificar sus propiedades magnéticas preservándolas para su uso a altas temperaturas.
Otro aspecto destacado de estas películas es la anisotropía controlada tanto en la conducción eléctrica como en las propiedades ópticas. La anisotropía en la conducción eléctrica se refiere a la dirección preferente en la que la corriente eléctrica fluye más fácilmente en el material al ser manipulada. Por su parte, la anisotropía óptica está vinculada a cómo el material interactúa con la luz, que varía según la dirección desde la cual se ilumina. Este comportamiento controlado hasta la escala nanométrica aumenta las posibilidades de miniaturización y de micro y nanoempaquetamiento en numerosos dispositivos.
Comprobación al microscopio
Los investigadores del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón utilizaron la microscopía electrónica de transmisión de alta resolución, una técnica avanzada que permite visualizar estructuras a nivel atómico, para revelar la nanomorfología de estas películas desarrolladas en la UPNA. La nanomorfología se refiere a la disposición, orientación y estructura de las nanoláminas dentro de las películas, lo que afecta directamente sus propiedades magnéticas, eléctricas y ópticas.
Además de Cristina Favieres (investigadora principal), son los coautores de este trabajo los investigadores de la UPNA Vicente Madurga Pérez y José Vergara Platero y los del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón Manuel Ricardo Ibarra García y César Magén Domínguez.
Precisamente, la investigadora principal, Cristina Favieres, presentó, en el congreso sobre Magnetismo y Materiales Magnéticos, celebrado recientemente en Dallas (Estados Unidos), ese trabajo, seleccionado como conferenciante invitada y titulado “Generation of highly anisotropic physical properties in ferromagnetic thin films controlled by their differently oriented nano-sheets”. Dicho simposio estaba organizado por IEEE Magnetics Society, una de las sociedades de que consta el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE, por sus siglas en inglés), la asociación mundial de ingeniería más grande y de mayor relevancia del mundo.