Los investigadores alemanes tienen, con la ayuda de simulaciones por computadora, descubrió una combinación de materiales que refuerza las llamadas oscilaciones de Friedel y las agrupa, como con una lente, en diferentes direcciones. Con un rango de 50 nanómetros, estas 'oscilaciones de densidad de carga anisotrópicas gigantes' son muchas veces mayores de lo normal y abren nuevas posibilidades en el campo de la nanoelectrónica para intercambiar o filtrar información magnética.

En metales como el cobre o el aluminio, los llamados electrones de conducción pueden moverse libremente, de la misma manera que las partículas en un gas o un líquido. Si, sin embargo, las impurezas se implantan en la red cristalina del metal, los electrones se agrupan en un patrón uniforme alrededor del punto de interferencia, asemejándose a las ondas que se producen cuando se arroja una piedra a un charco de agua. Los científicos de Jülich tienen, con la ayuda de simulaciones por computadora, ahora descubrió una combinación de materiales que fortalece estas oscilaciones de Friedel y las agrupa, como con una lente, en diferentes direcciones. Con un rango de 50 nanómetros, estas "oscilaciones de densidad de carga anisotrópicas gigantes" son muchas veces mayores de lo normal y abren nuevas posibilidades en el campo de la nanoelectrónica para intercambiar o filtrar información magnética.

El estudio recién publicado en Comunicaciones de la naturaleza fue precedido por un descubrimiento extraordinario:los científicos del Instituto Peter Grünberg en Jülich notaron ondas de electrones de formas extrañas en las imágenes obtenidas mediante microscopía de túnel de barrido. Las imágenes mostraban la superficie de una fina película de hierro con impurezas de oxígeno. "El patrón de onda no consistía en anillos cerrados como uno esperaría normalmente, sino que se extienden transversalmente desde el punto de interferencia en cuatro direcciones diferentes ", informó el Dr. Samir Lounis.

La razón de la distribución inusual de las fluctuaciones de densidad de electrones son las superficies de Fermi del material, de forma prácticamente cuadrada. Los electrones con más energía en un compuesto atómico son los que se mueven sobre las superficies de Fermi. La forma de las superficies de Fermi y la movilidad de los electrones determinan las propiedades físicas de los metales. Las superficies de Fermi son a menudo de forma circular o cuadrada con bordes redondeados.

"Las superficies Fermi prácticamente planas de nuestras muestras actúan como un amplificador para las oscilaciones de Friedel, que se extienden perpendicularmente a las superficies ", explica Lounis. Los investigadores han descubierto que este efecto puede intensificarse sustancialmente variando el grosor del metal. Dependiendo del número de capas atómicas presentes, se forman montones de superficies de Fermi; cuantos más hay, cuanto mayores sean las oscilaciones. Los investigadores llamaron a este efecto las "Oscilaciones de densidad de carga anisotrópica gigante".

En principio, las oscilaciones podrían usarse para intercambiar información entre impurezas magnéticas individuales y mejorar aún más el nivel de integración de componentes nanoelectrónicos. Como las oscilaciones se producen principalmente por giros de una sola orientación, también podrían formar la base de los llamados elementos de filtro de giro, que son componentes importantes en aplicaciones espintrónicas.