Investigadores del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. Descubrieron que podían funcionalizar materiales magnéticos a través de un método completamente improbable. añadiendo cantidades del escandio, elemento virtualmente no magnético, a una aleación de gadolinio-germanio.

Era tan poco probable que lo llamaran un "hallazgo experimental contradictorio" en su trabajo publicado sobre la investigación.

"La gente no habla mucho del escandio cuando habla de magnetismo, porque no ha habido mucha razón para, "dijo Yaroslav Mudryk, un científico asociado en el laboratorio de Ames. "Es raro, costoso, y prácticamente no muestra magnetismo ".

"La sabiduría convencional dice que si toma el compuesto A y el compuesto B y los combina, lo más común es que obtenga alguna combinación de las propiedades de cada uno. En el caso de la adición de escandio al gadolinio, sin embargo, observamos una anomalía abrupta ".

Años de investigación que exploran las propiedades de los materiales magnetocalóricos, en relación con el descubrimiento del efecto magnetocalórico gigante en las aleaciones de tierras raras en 1997 por Vitalij Pecharsky y el fallecido Karl Gschneidner, Jr., sentó las bases para que la teoría computacional comience a "buscar" propiedades ocultas en compuestos magnéticos de tierras raras que podrían descubrirse mediante la introducción de pequeñas cantidades de otros elementos, alterar la estructura electrónica de materiales conocidos.

"De los cálculos, Proyectamos que el escandio puede traer algo realmente inusual a la mesa:vimos un momento magnético inesperadamente grande desarrollándose en su único electrón 3d, ", dijo Durga Paudyal, científico asociado del laboratorio Ames." Es la hibridación entre gadolinio 5d y los estados de escandio 3d la clave que fortalece el magnetismo con el escandio y lo transforma a un estado ferromagnético ".

"La investigación básica necesita tiempo para dar sus frutos. Este es un caso ejemplar cuando hace 20 años nuestro equipo comenzó a investigar los llamados compuestos 5:4, ", dijo el líder del grupo del Laboratorio Ames y profesor distinguido de la Universidad Estatal de Iowa, Vitalij Pecharsky." Solo ahora hemos aprendido lo suficiente sobre estos materiales únicos que contienen elementos de tierras raras para volvernos no solo cómodos sino precisos al predecir cómo manipular sus propiedades a voluntad ".

El descubrimiento podría cambiar en gran medida la forma en que el escandio y otros elementos no magnéticos `` convencionalmente '' se consideran y utilizan en la investigación y el desarrollo de materiales magnéticos. y posiblemente crea nuevas herramientas para controlar, manipulando y funcionalización de compuestos magnéticos de tierras raras útiles.

La investigación se analiza con más detalle en el documento, "Mejora de la funcionalidad magnética con escandio:rompiendo estereotipos en el diseño de materiales de tierras raras", escrito por Yaroslav Mudryk, Durga Paudyal, Jing Liu, y Vitalij K. Pecharsky; y publicado en el Química de Materiales .