Cuando los científicos e ingenieros descubren nuevas formas de optimizar los materiales existentes, allana el camino para las innovaciones que hacen que todo, desde nuestros teléfonos y computadoras hasta nuestro equipo médico, sea más pequeño, más rápido, y más eficiente.

Según una investigación publicada hoy por Nature Journal Materiales de NPG Asia , un grupo de investigadores, dirigido por Edwin Fohtung, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en el Instituto Politécnico Rensselaer, han encontrado una nueva forma de optimizar el níquel al desbloquear propiedades que podrían permitir numerosas aplicaciones, desde biosensores hasta computación cuántica.

Demostraron que cuando el níquel se transforma en cantidades extremadamente pequeñas, nanocables monocristalinos y sometidos a energía mecánica, se produce un enorme campo magnético, un fenómeno conocido como magnetoestricción gigante.

Inversamente, si se aplica un campo magnético al material, entonces los átomos internos cambiarán de forma. Este desplazamiento podría aprovecharse para cosechar energía. Esa característica, Fohtung dijo:es útil para el almacenamiento y la recolección de datos, incluso biosensores. Aunque el níquel es un material común, su promesa en estas áreas no se conocía previamente.

"Imagínese construir un sistema con grandes áreas de nanocables. Podría ponerlo en un campo magnético externo y recolectaría una gran cantidad de energía mecánica, pero sería extremadamente pequeño, "Dijo Fohtung.

Los investigadores descubrieron esta propiedad única a través de una técnica llamada microscopía sin lentes, en el que se utiliza un sincrotrón para recopilar datos de difracción. Luego, esos datos se conectan a algoritmos informáticos para producir imágenes tridimensionales de densidad electrónica y desplazamiento atómico.

Usando un enfoque de big data, Fohtung dijo:esta técnica puede producir mejores imágenes que los microscopios tradicionales, dar más información a los investigadores. Combina la física computacional y experimental con la ciencia de los materiales, una intersección de sus múltiples áreas de especialización.

"Este enfoque es capaz de ver objetos extremadamente pequeños y descubrir cosas que nunca pensamos que existieran sobre estos materiales y sus usos, "Dijo Fohtung." Si usa lentes, hay un límite para lo que puedes ver. Está determinado por el tamaño de su lente, la naturaleza de tu lente, la curvatura de su lente. Sin lentes, nuestra resolución está limitada sólo por la longitud de onda de la radiación ".

Fohtung usó esta misma técnica para mostrar que la hexaferrita de bario, un material abundante y universal que se usa a menudo en cintas, CD, y componentes de computadora — tiene polarización espontánea magnética y eléctrica simultáneamente que aumenta y disminuye cuando se expone a un campo eléctrico. La propiedad, conocido como ferroelectricidad, es útil para escritura rápida, ahorro de energía, y almacenamiento de datos. Estos hallazgos se publicaron recientemente en Revisión física B .

Fohtung cree que el enfoque sin lentes para estudiar sustancias permitirá a los investigadores aprender aún más sobre los materiales en estado sólido. como los que se utilizan en los dispositivos tecnológicos. Incluso puede permitir una comprensión más profunda de los tejidos y las células humanas, que podría verse en un hábitat más natural utilizando esta técnica.

"Lo que me entusiasma tanto es el potencial para el futuro. Hay tantos materiales existentes que simplemente no somos capaces de comprender las aplicaciones potenciales, "Dijo Fohtung.