Un enfoque novedoso para el diseño de materiales artificiales podría permitir dispositivos magnéticos con una gama más amplia de propiedades que las disponibles en la actualidad. Un equipo internacional de investigadores ha ampliado las propiedades y los usos potenciales de los metamateriales utilizando no una, sino dos clases de nanoestructuras muy diferentes. o metamoléculas.

Las propiedades de una sustancia dependen en gran medida de sus átomos constituyentes y de la forma en que estos átomos interactúan entre sí. El número finito de tipos de átomos, sin embargo, impone un límite al rango de propiedades que puede tener un material convencional. A diferencia de, una nueva clase de materiales de ingeniería llamados metamateriales no tiene tal limitación. Los metamateriales suelen estar compuestos por una serie de nanoestructuras que pueden interactuar con las ondas electromagnéticas de la misma forma que los átomos. Además, las propiedades ópticas de estos metamateriales se pueden ajustar alterando el tamaño y la forma de las nanoestructuras.

Un equipo internacional de investigadores dirigido por Boris Luk'yanchuk en el A * STAR Data Storage Institute ahora ha ampliado las propiedades y los usos potenciales de los metamateriales utilizando no una, sino dos clases de nanoestructuras muy diferentes. o metamoléculas.

Luk'yanchuk y el equipo modelaron matemáticamente una matriz bidimensional de metamoléculas que comprenden una esfera de silicio junto a un anillo de cobre parcialmente incompleto. Estudiaron la influencia tanto de la esfera como del anillo dividido en el componente magnético de una onda electromagnética incidente, una propiedad conocida como magnetización.

"Cuando las dos estructuras estaban separadas por más de un micrómetro, Ambos actuaron para aumentar el campo magnético local, "dice Luk'yanchuk. Sin embargo, comenzaron a interactuar cuando se acercaron, y los investigadores observaron que la magnetización del anillo partido disminuye e incluso se vuelve negativa para separaciones menores de 0,5 micrómetros.

Esta situación es algo análoga al ordenamiento magnético en materiales "naturales". Cuando todos los átomos contribuyen de manera positiva a las propiedades magnéticas de un material, el material se convierte en un ferromagnético. Sin embargo, cuando las regiones alternas del material tienen magnetización opuesta, se dice que el material es antiferromagnético.

"Demostramos que nuestras redes híbridas de metamolécula exhiben una interacción magnética dependiente de la distancia, abriendo nuevas formas de manipular el antiferromagnetismo artificial con materiales de baja pérdida, "explica Luk'yanchuk.

Aunque la analogía entre metamateriales y materiales magnéticos no es perfecta, se dice que la mayoría de los metamateriales son de tipo ferromagnético. El diseño propuesto por Luk'yanchuk y el equipo imita de cerca el orden antiferromagnético, y esto abre una oportunidad para que los investigadores estudien los fenómenos antiferromagnéticos en metamateriales. Un ejemplo notable es la magnetorresistencia gigante, un fenómeno que está en el corazón de las memorias electrónicas modernas.

Luk'yanchuk afirma que un análogo metamaterial ofrecería interesantes perspectivas de investigación. "Creemos que nuestro trabajo tiene el potencial de tener un gran impacto en el desarrollo de soluciones integradas en chip para metamateriales reconfigurables y controlados ópticamente".