Los científicos han descubierto una herramienta potencial para mejorar la magnetización y la anisotropía magnética, permitiendo mejorar el rendimiento de los imanes de samario-cobalto.

Los científicos, en el Instituto de Materiales Críticos del Departamento de Energía de EE. UU. en el Laboratorio Ames, en colaboración con el Centro de Materiales y Nanociencia de Nebraska y el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Nebraska, identificó el enfriamiento del momento orbital como la posible herramienta, y racionalizó la extinción en términos de la dependencia de la distribución de la carga eléctrica en los átomos de samario.

Los imanes Sm-Co fueron los primeros imanes permanentes de tierras raras, y siguen siendo los de mejor desempeño en aplicaciones donde la resistencia a la desmagnetización (su coercitividad) y el desempeño a altas temperaturas son importantes.

Los científicos al principio buscaron probar los límites de la sustitución de hierro por parte del cobalto, intentar hacer un imán Sm-Co comparable en fuerza a los imanes de neodimio hierro boro (Nd-Fe-B), que tiene un momento magnético más alto.

"El Critical Materials Institute (CMI) tiene como uno de sus disparos a la luna el descubrimiento de materiales que son comparables en fuerza a los imanes de neodimio, pero con la durabilidad a altas temperaturas de los imanes de samario, "dijo Durga Paudyal, Científico del laboratorio Ames y líder del proyecto para la predicción de la anisotropía magnética en CMI. "Buscábamos aumentar el momento magnético del imán Sm-Co estándar".

La colaboración en la investigación condujo al descubrimiento de que las sustituciones de hierro podrían variar hasta en un 20 por ciento, manteniendo intacta la coercitividad del imán. La teoría computacional y los resultados del modelado mostraron que la estructura electrónica del Samario en el material puede violar la regla de Hund, que predice cómo los electrones ocupan los orbitales disponibles en la estructura atómica.

Los hallazgos de la investigación ayudarán a los científicos a clasificar los parámetros del magnetismo en materiales de tierras raras, y ayudar a acelerar el descubrimiento de imanes potencialmente útiles en el futuro.

La investigación se analiza en mayor profundidad en "Anisotropía y momento orbital en imanes permanentes Sm-Co".