Las propiedades magnéticas de un haluro de cromo se pueden ajustar manipulando los átomos no magnéticos en el material, un equipo, dirigido por investigadores del Boston College, informes en la edición más reciente de Avances de la ciencia .

El método aparentemente contrario a la intuición se basa en un mecanismo conocido como interacción de intercambio indirecto, según el profesor asistente de física de Boston College, Fazel Tafti, un autor principal del informe.

Una interacción indirecta está mediada entre dos átomos magnéticos a través de un átomo no magnético conocido como ligando. Los hallazgos de Tafti Lab muestran que al cambiar la composición de estos átomos de ligandos, todas las propiedades magnéticas se pueden ajustar fácilmente.

"Abordamos una pregunta fundamental:¿es posible controlar las propiedades magnéticas de un material cambiando los elementos no magnéticos?" dijo Tafti. "Esta idea y la metodología sobre la que informamos no tienen precedentes. Nuestros hallazgos demuestran un nuevo enfoque para crear imanes en capas sintéticas con un nivel de control sin precedentes sobre sus propiedades magnéticas".

Los materiales magnéticos son la columna vertebral de la tecnología más actual, como la memoria magnética de nuestros dispositivos móviles. Es una práctica común ajustar las propiedades magnéticas modificando los átomos magnéticos en un material. Por ejemplo, un elemento magnético, como el cromo, puede ser reemplazado por otro, como el hierro.

El equipo estudió formas de controlar experimentalmente las propiedades magnéticas de los materiales magnéticos inorgánicos, específicamente, haluros de cromo. Estos materiales están compuestos por un átomo de cromo y tres átomos de haluro:cloro, Bromo, y yodo.

El hallazgo central ilustra un nuevo método para controlar las interacciones magnéticas en materiales estratificados mediante el uso de una interacción especial conocida como acoplamiento ligando espín-órbita. El acoplamiento espín-órbita es una propiedad de un átomo para reorientar la dirección de los espines (los diminutos imanes en los electrones) con el movimiento orbital de los electrones alrededor de los átomos.

Esta interacción controla la dirección y la magnitud del magnetismo. Los científicos están familiarizados con el acoplamiento espín-órbita de los átomos magnéticos, pero no sabían que el acoplamiento espín-órbita de los átomos no magnéticos también podría utilizarse para reorientar los espines y ajustar las propiedades magnéticas, según Tafti.

El equipo se sorprendió de que pudieran generar un diagrama de fase completo modificando los átomos no magnéticos en un compuesto, dijo Tafti, quien fue coautor del informe con sus compañeros físicos de BC Ying Ran y Kenneth Burch, los investigadores postdoctorales Joseph Tang y Mykola Abramchuk, estudiante de posgrado Faranak Bahrami, y los estudiantes de pregrado Thomas Tartaglia y Meaghan Doyle. Julia Chan y Gregory McCandless de la Universidad de Texas, Dallas, y José Lado de la Universidad Aalto de Finlandia, también formaban parte del equipo.

"Este hallazgo presenta un procedimiento novedoso para controlar el magnetismo en materiales estratificados, abriendo un camino para crear nuevos imanes sintéticos con propiedades exóticas, "Tafti dijo." Además, encontramos firmas fuertes de un estado cuántico potencialmente exótico asociado a la frustración magnética, un descubrimiento inesperado que puede conducir a una nueva e interesante dirección de investigación ".

Tafti dijo que el siguiente paso es utilizar estos materiales en tecnologías innovadoras como dispositivos magneto-ópticos o la nueva generación de memorias magnéticas.