En un nuevo estudio revolucionario, Los científicos e ingenieros de la Universidad de Minnesota han transformado eléctricamente el abundante y económico material no magnético de sulfuro de hierro. también conocido como "oro de los tontos" o pirita, en un material magnético.

Esta es la primera vez que los científicos han transformado eléctricamente un material completamente no magnético en uno magnético. y podría ser el primer paso en la creación de nuevos materiales magnéticos valiosos para dispositivos de memoria de computadora con mayor eficiencia energética.

La investigación se publica en Avances de la ciencia , una revista científica revisada por pares publicada por la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS).

"La mayoría de las personas conocedoras del magnetismo probablemente dirían que es imposible transformar eléctricamente un material no magnético en uno magnético. Cuando miramos un poco más profundo, sin embargo, vimos una ruta potencial, y lo hizo posible, "dijo Chris Leighton, el investigador principal del estudio y profesor distinguido de la Universidad McKnight en el Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de la Universidad de Minnesota.

Leighton y sus colegas, incluyendo a Eray Aydil en la Universidad de Nueva York y Laura Gagliardi (química) en la Universidad de Minnesota, han estado estudiando el sulfuro de hierro, o "oro de los tontos, "durante más de una década para su posible uso en células solares. El azufre en particular es un subproducto muy abundante y de bajo costo de la producción de petróleo. Desafortunadamente, Los científicos e ingenieros no han encontrado una manera de hacer que el material sea lo suficientemente eficiente como para lograr un bajo costo, células solares con abundancia de tierra.

"Realmente volvimos al material de sulfuro de hierro para tratar de descubrir los obstáculos fundamentales para conseguir células solares no tóxicas, "Dijo Leighton." Mientras tanto, mi grupo también estaba trabajando en el campo emergente de la magnetoiónica, donde intentamos usar voltajes eléctricos para controlar las propiedades magnéticas de los materiales para aplicaciones potenciales en dispositivos de almacenamiento de datos magnéticos. En algún momento nos dimos cuenta de que deberíamos combinar estas dos direcciones de investigación, y valió la pena ".

Leighton dijo que su objetivo era manipular las propiedades magnéticas de los materiales con un solo voltaje, con muy poca corriente eléctrica, lo cual es importante para hacer que los dispositivos magnéticos sean más eficientes energéticamente. El progreso hasta la fecha ha incluido activar y desactivar el ferromagnetismo, la forma de magnetismo tecnológicamente más importante, en otros tipos de materiales magnéticos. Sulfuro de hierro sin embargo, ofreció la perspectiva de un ferromagnetismo potencialmente inductor eléctrico en un material completamente no magnético.

En el estudio, los investigadores utilizaron una técnica llamada activación de electrolitos. Tomaron el material de sulfuro de hierro no magnético y lo pusieron en un dispositivo en contacto con una solución iónica, o electrolito, comparable a Gatorade. Luego aplicaron tan solo 1 voltio (menos voltaje que una batería doméstica), movió moléculas cargadas positivamente a la interfaz entre el electrolito y el sulfuro de hierro, y magnetismo inducido. En tono rimbombante, pudieron apagar el voltaje y devolver el material a su estado no magnético, lo que significa que pueden activar y desactivar el magnetismo de forma reversible.

"Nos sorprendió bastante que funcionara, "Dijo Leighton." Al aplicar el voltaje, esencialmente vertimos electrones en el material. Resulta que si obtiene concentraciones suficientemente altas de electrones, el material quiere convertirse espontáneamente en ferromagnético, que pudimos comprender con la teoría. Esto tiene mucho potencial. Habiéndolo hecho con sulfuro de hierro, suponemos que también podemos hacerlo con otros materiales ".

Leighton said they would never have imagined trying this approach if it wasn't for his team's research studying iron sulfide for solar cells and the work on magnetoionics.

"It was the perfect convergence of two areas of research, " él dijo.

Leighton said the next step is to continue research to replicate the process at higher temperatures, which the team's preliminary data suggest should certainly be possible. They also hope to try the process with other materials and to demonstrate potential for real devices.