Investigadores del ISOM describen un nuevo mecanismo físico para conseguir la interacción magnética Exchange Bias

05.12.2017

El Exchange Bias es una interacción de superficie muy importante, tanto a nivel científico como industrial que permite, entre otras cosas, el correcto funcionamiento de las cabezas lectoras de los discos duros o el funcionamiento de  algunos tipos de memorias magnéticas. Un equipo de investigadores liderado desde el  Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha descubierto un nuevo mecanismo físico para generar esta interacción. Sus hallazgos han sido publicados en la prestigiosa revista Nature Materials.

La interacción Exchange Bias acopla dos materiales magnéticos, un antiferro y un ferromagnético, haciendo que el material ferromagnético se comporte de una manera muy peculiar, como si hubiese un gran campo magnético invisible obligándolo a estar saturado magnéticamente en una única dirección. Esta importante interacción, muy empleada en el magnetismo moderno, está muy presente en nuestra vida porque es necesaria para el correcto funcionamiento de muchas herramientas y dispositivos que manejamos habitualmente.

Desde el descubrimiento del Exchange Bias hace 60 años y a pesar de su inmensa relevancia a nivel científico e industrial, sólo se ha conocido un mecanismo físico para promover el Exchange Bias, que es la activación térmica de los momentos magnéticos en la interfaz entre el antiferro y el ferromagnético. Esto se suele conseguir calentando la muestra y enfriándola en presencia de un campo magnético externo. "Pues bien, en el artículo que sale hoy publicado, describimos un nuevo mecanismo físico para generar Exchange Bias. Un mecanismo físico que nadie ha observado en 60 años de intensa investigación en este tema", explican.

“Hemos producido muestras que permiten una cristalización espontánea a temperatura ambiente del material antiferromagnético. Según avanza la cristalización, se va estableciendo el Exchange Bias con una energía incluso superior a la que se consigue con el procedimiento tradicional (enfriar en presencia de campo magnético)”, explica José Luis Prieto, uno de los investigadores del ISOM que participa en el estudio. “Este nuevo mecanismo físico, más allá de las implicaciones científicas fundamentales derivadas, permite seleccionar con mucha facilidad la dirección preferente del Exchange Bias y controlarlo a nivel microscópico, lo cual puede tener mucha utilidad a nivel industrial”, añade.

En concreto, el papel de los investigadores de la UPM ha consistido en el descubrimiento de este nuevo efecto, la producción de las muestras y gran parte de su caracterización.

En el trabajo,  que ha sido publicado en la revista Nature Materials, una de las más prestigiosas en este campo a nivel internacional, han participado también el IMDEA Nanociencia (donde se tomaron fotografías magnéticas de las muestras), el CSIC y la Universidad de York, esta última, sede de uno de los principales grupos de investigación en Exchange Bias.

Spontaneous exchange bias formation driven by a structural phase transition in the antiferromagnetic material A. Migliorini, B. Kuerbanjiang, T. Huminiuc, D. Kepaptsoglou, M. Muñoz, J. L. F. Cuñado, J. Camarero, C. Aroca, G. Vallejo-Fernández, V. K. Lazarov & J. L. Prieto Nature Materials

 doi:10.1038/nmat5030

https://www.nature.com/articles/nmat5030

http://www.isom.upm.es/noticias.php

Descripción de la imagen que acompaña a la noticia realizada por el profesor José Luis Prieto:

"Las bolas amarillas describen átomos de material IrMn que se están cristalizando, al hacerlo establecen una interacción magnética (flechas naranjas) con el material ferromagnético que está encima (bolas azules). Este proceso se realiza a temperatura ambiente y de forma espontánea, este nuevo mecanismo físico para generar la interacción magnética llamada Exchange bias puede abrir puertas tanto a nivel fundamental como aplicado en el magnetismo moderno".