Los imanes son elementos fascinantes que forman parte integral de nuestra vida cotidiana, a menudo sin que nos demos cuenta. Sin ellos, nuestros electrodomésticos, teléfonos, automóviles y muchos de los equipos utilizados en hospitales, laboratorios o la industria, no podrían funcionar. La amplitud de usos implica una enorme variedad de imanes: unos son permanentes, porque conservan su poder de atracción hacia metales como el hierro de forma continua; otros, en cambio, solo presentan esa propiedad cuando están envueltos en una bobina por la que circula una corriente eléctrica.

Ante tal diversidad de aplicaciones, la investigación sobre nuevos materiales ferromagnéticos no cesa. Un ejemplo impresionante de innovación en este campo es el desarrollo de un imán ultrafino, formado por una superficie de un solo átomo de espesor. Este logro ha sido posible gracias al trabajo de un nutrido grupo de científicos liderados por Jorge Lobo Checa, investigador del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), nuestro invitado hoy en “Hablando con Científicos”.

Jorge Lobo explica que han sido necesarios siete años de investigación y colaboración internacional para crear una superficie de una capa de átomos formada por una red de antraceno en estructura de panal de miel, sobre la cual se distribuyeron átomos de hierro a distancias de un nanómetro. La superficie, depositada sobre una base de oro, ha demostrado tener una dirección magnética definida y ser extremadamente difícil de desmagnetizar.

Un aspecto particularmente importante es la composición del material, formado por una red de átomos de carbono, oxígeno, nitrógeno y hierro —todos ellos elementos abundantes y económicos— en contraposición a materiales como el neodimio y otras tierras raras empleados en dispositivos actuales, cuya obtención es extremadamente difícil y costosa.

Otra propiedad interesante del material desarrollado es su elevada dureza, es decir, la intensidad del campo magnético necesario para invertir su imanación. Esto lo hace ideal para aplicaciones prácticas en tecnologías donde se requiere un campo magnético robusto y estable, como en memorias RAM de computadoras o transistores.

Por ahora, el material desarrollado se engloba dentro de la ciencia básica, ya que tiene una temperatura de Curie de 35 K (-238ºC). La temperatura de Curie marca el límite por debajo del cual una sustancia presenta magnetismo; por encima de ella, la agitación térmica de los átomos desorganiza el estado magnético y el material deja de comportarse como un imán. Una temperatura tan baja hace difícil la aplicación de estas monocapas magnéticas, pero su desarrollo es la base de futuras investigaciones que, tal vez con la asociación de varias capas, puedan elevar su temperatura de Curie hasta alcanzar la temperatura ambiente.

El trabajo ha sido desarrollado por un equipo internacional liderado por el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), con la colaboración del Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA) de la Universidad de Zaragoza, del Sincrotrón ALBA y de los Servicios de Apoyo a la Investigación (SAI) de la UNIZAR.

Os invitamos a escuchar a Jorge Lobo Checa, investigador del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza (UNIZAR)