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El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

Nanopartículas magnéticas. Hablamos con José Ángel de Toro.

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Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Un imán es un artefacto sorprendente, casi mágico. Aunque estemos familiarizados con fuerzas que ejercen su poder a distancia, la gravedad es un buen ejemplo de ello, un imán parece tener un atractivo especial, porque afecta a unas sustancias y no a otras. Su influencia en los cuerpos que le rodean, un poder al que llamamos campo magnético, les permite lograr hazañas sorprendentes, como hacer bailar un alfiler sin tocarlo, extraer virutas de hierro entre la arena, fijar el rumbo mediante una brújula o grabar información en el disco duro de nuestro ordenador.

Aunque los imanes más corrientes tienen el tamaño de los objetos cotidianos, el poder del magnetismo se muestra a todas las escalas imaginables. Las galaxias, entre ellas la nuestra, la Vía Láctea, se rodea de campos magnéticos cuya detección acaba se ser publicada. Las estrellas, como el Sol, generan campos magnéticos cambiantes que lanzan al espacio potentes llamaradas de partículas. La Tierra nos protege con su envoltura magnética de las dañinas partículas emitidas por el Sol y nos ayuda a orientarnos gracias a la brújula. A una escala menor, los imanes abundan en los electrodomésticos, son esenciales para hacer funcionar el motor de su frigorífico o de la batidora, ejercen su acción callada en multitud de lugares, como el cierre suave de la funda del teléfono móvil, o los adornos planos que sujetan las notas a la puerta de la nevera. Fuera de lo que nuestra vista es capaz de alcanzar, hay imanes ocultos en infinidad de sensores y dispositivos electrónicos que hacen nuestra vida más fácil y segura.

Cuando se quiere comprender realmente cómo funciona el magnetismo, tenemos descender hasta lo más íntimo de la materia, hasta los átomos y los electrones. Básicamente, todos los materiales magnéticos están compuestos de diminutos “imancitos atómicos” que se asocian entre sí, reforzándose o debilitándose mutuamente. El distinto grado de asociación entre ellos da lugar a materiales que tiene muy diverso comportamiento frente al magnetismo. Así hablamos de materiales paramagnéticos, ferromagnéticos, antiferromagnéticos, superparamagnéticos o vidrios de spín. Materiales que de los que hoy nos habla D. José Ángel de Toro Sánchez, investigador del Grupo de Materiales Magnéticos del Instituto Regional de Investigación Científica Aplicada de la Universidad de Castilla la Mancha.

Con esos imancitos atómicos, el Grupo de Materiales Magnéticos en el que investiga nuestro invitado de hoy, estudia las propiedades de diminutas nanopartículas magnéticas que encuentran aplicación en muchos campos, desde la informática hasta la biomedicina.

Las nanopartículas magnéticas tienen implicaciones en el almacenamiento magnético que tiene lugar en los discos duros de los ordenadores. El límite físico que impone la reducción de escala está condicionado por el llamado “límite superparamagnético” que marca una barrera por debajo de la cual no es posible almacenar información sin que se borre de manera espontánea. El objetivo de las investigaciones consiste en “retrasar” la llegada de ese límite físico de la tecnología, de manera que se consiga una mayor reducción en la escala y, por tanto, mayor capacidad de almacenamiento. La estrategia para conseguir este objetivo se basa en explotar el fenómeno conocido como “canje anisotrópico” o “exchange bias” para aumentar la estabilidad magnética de las nanopartículas. Este fenómeno ya es aprovechado industrialmente desde hace unos años en otra tecnología importante: el sensor de imanación de las cabezas lectoras de los mismos discos duros (válvulas de espín), cuyo funcionamiento está basado en el efecto de magnetorresistencia gigante (GMR) por cuyo descubrimiento recibió Albert Fert el premio Nobel en 2007. Además, el grupo estudia el comportamiento magnético de “supervidrios” y “supercristales”, donde el prefijo “super” indica la sustitución de átomos por nanopartículas en los respectivos sistemas amorfos o cristalinos (ordenados).

En biomedicina, las nanopartículas magnéticas tienen aplicaciones en el tratamiento de ciertos tumores. Entre las posibles utilizaciones de estas pequeñísimas partículas está la de utilizarlas como diminutos misiles teledirigidos contra el tumor. Las nanopartículas pueden ser inyectadas en un paciente y guiadas hasta los tumores mediante la aplicación de campos magnéticos externos. Una vez allí, esos campos magnéticos externos puede lograr una elevación de temperatura que mata a las células cancerosas y respeta a las normales.

Les invitamos a escuchar a D. José Ángel de Toro Sánchez, investigador del Grupo de Materiales Magnéticos del Instituto Regional de Investigación Científica Aplicada de la Universidad de Castilla la Mancha.

MÁS INFORMACIÓN.

Grupo de Materiales Magnéticos

Instituto Regional de Investigación Científica Aplicada


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