Más artículos de Física


(El presente artículo apareció en la revista argentina CIENCIA HOY Nº 85, Vol. 15, febrero-marzo 2005, pp. 40-51, que edita la Asociación Civil Ciencia Hoy, por cuya cortesía lo insertamos aquí)

MAGNETISMO DE SISTEMAS NANOSCÓPICOS. ALGUNAS APLICACIONES

por Rodolfo D Sánchez y Roberto D Zysler

(Rodolfo D Sánchez y Roberto D Zysler trabajan en el Instituto Balseiro y Centro Atómico de Bariloche, Comisión Nacional de Energía Atómica, Argentina)


En 1600, bajo el reinado de Elizabeth I, cuando en Londres se podían apreciar las obras de Shakespeare y la peste bubónica ocasionaba desmanes en la población citadina, un médico y físico inglés, William Gilbert, publicó un tratado de magnetismo conocido como De Magnete.

En sus seis tomos escritos en latín, se describían aspectos sobre el fenómeno magnético y se enunciaba la hipótesis de que el centro de la Tierra era un gran imán. Este centro genera un ‘campo magnético’ que es capaz de orientar la aguja imantada de una brújula. No sabemos cuán motivados estaban los estudios de William Gilbert por aplicaciones tecnológicas, pero concretamente dio una explicación cabal al funcionamiento del compás para la navegación. Si bien chinos, árabes y el mismo Colón lo habían utilizado anteriormente, la razón de su funcionamiento y por qué su aguja no apuntaba hacia el norte geográfico no tenían todavía una respuesta clara. Las consecuencias de sus estudios sistemáticos, los primeros que podríamos llamar científicos en el área de magnetismo, permitirían años más tarde que los marinos se internasen mar adentro con mayor tranquilidad y poder seguir, por ejemplo, una ruta sin perder el rumbo por inclemencias del tiempo y sin la necesidad de ver las estrellas para orientarse. Este avance tecnológico le sirvió a Inglaterra para iniciar una etapa de navegación transatlántica que le permitió la conquista de América del Norte con sus consecuentes beneficios económicos. También sabemos que las investigaciones de Gilbert, médico y físico londinense, sirvieron de base para los trabajos de otros gigantes como Newton, Halley, Gauss y Oersted.

Cuatrocientos años después siguen surgiendo aplicaciones en las que el magnetismo cumple un papel importante. Una de esas áreas es la fabricación y estudio de materiales magnéticos y nanoestructurados. Para fabricar estos últimos es necesario manipular objetos del tamaño de los átomos, las moléculas o los agrupamientos de moléculas; aquellos cuya longitud va desde 1 hasta los 100 nanómetros (nm). La finalidad es crear materiales para dispositivos y sistemas con nuevas propiedades que permitan funciones específicas que emulen, o no, a la naturaleza. Para hacernos una imagen de los tamaños involucrados, usaremos como referencia el diámetro de un cabello humano que es de aproximadamente 10.000nm. La molécula de agua mide alrededor de 1nm y el espesor de una película delgada y el tamaño de una nanopartícula van desde unos pocos nm a algunas decenas de nm. Si asignamos al diámetro de un cabello humano las dimensiones de una cancha de fútbol, un nanómetro correspondería a una moneda de cinco centavos.


Portada del libro de Willian Gilbert,
De Magnete de la edición de 1628

Las nuevas propiedades que se observan en los sistemas creados con herramientas y técnicas nanométricas no se pueden predecir por lo general a partir del material a gran escala. Fenómenos como confinamiento por tamaño, predominio de las interfaces (o superficies) y los efectos de la física cuántica dominan solo en la escala nanométrica. Una vez en control del tamaño del sistema se pueden intensificar las nuevas propiedades del material y se abre el camino para aplicaciones en dispositivos novedosos. En el caso de los materiales magnéticos, fenómenos nuevos como la ‘magnetorresistencia gigante’ (ver recuadro ‘Electrónica del espín (espintrónica)’) o los sistemas con alta densidad de información, o bien el avance en la tecnología de imanes permanentes gracias a los sistemas de nanopartículas, constituyen todos propiedades nuevas que surgen a esta escala. La unión de la investigación en el conocimiento básico de la física de los materiales y la investigación aplicada en el diseño de dispositivos abren la puerta a estas aplicaciones. Dentro de este marco, haremos un breve paseo por algunos temas sobre nanoestructuras magnéticas que se están estudiando y desarrollando en nuestro país y en el mundo. Nanopartículas magnéticas Las nanopartículas magnéticas de diversos materiales han sido sistemas ampliamente estudiados durante varias décadas. Tomemos, por ejemplo, los materiales ferromagnéticos. En ellos cada campo magnético de origen atómico es producido por un dipolo o un momento magnético y cada uno está ordenado con los otros, o sea, todos permanecen perfectamente orientados y unidos por una fuerza cohesiva. A la energía involucrada en este proceso los físicos la llamamos ‘energía de intercambio’.

Si queremos cambiar la dirección de uno de los dipolos, los restantes tratarán de mantenerlo en su posición. Una imagen análoga es la de la tradicional cerca de madera con muchas tablas verticales unidas por dos travesaños (estado ordenado). Si nos apoyamos sobre una de las tablas verticales, la unión entre ellas ejerce una fuerza que se opone a nuestra acción y que impide que la tabla se incline lo suficiente como para tocar el suelo. Esta fuerza o unión juega un papel importante entre los dipolos obligándolos a que actúen en forma cooperativa. Para vencer esta energía de cohesión se necesita otra; energía térmica, por ejemplo. A la temperatura por encima de la cual los dipolos se desordenan completamente se la denomina temperatura de orden (Tc), algo así como si alcanzada esta temperatura los travesaños de la cerca desaparecen repentinamente y las tablas caen para un lado y otro y algunas quedan paradas (estado desordenado). Ahora, si bajamos la temperatura por debajo de Tc, espontáneamente aparecen nuevamente los travesaños y se forma una cerca perfectamente ordenada. Los sistemas reales, como el hierro, cobalto y níquel, por ejemplo, tienen una Tc de 1050°C, 1380°C y 630°C respectivamente. A mayor temperatura de orden, mayor es la energía de intercambio involucrada.

Por otro lado, un dipolo ubicado en la superficie de la partícula tiene menos vecinos, sufre menos la cooperación entre dipolos que uno interno y se ve más libre para cambiar de orientación. Entonces, al disminuir el tamaño de las partículas aumenta la relación superficie a volumen, y decrece la cantidad de dipolos ordenados en la misma dirección. Esto quiere decir que la magnetización total del material, que mide la suma de los dipolos orientados en la misma dirección, también decrece (ver recuadro ‘Conceptos básicos’). En síntesis, la superficie suele ser menos magnética que el centro de la partícula. En la figura I del recuadro ‘La dependencia del tamaño sobre la magnetización y el campo coercitivo’, se puede apreciar cómo la magnetización de un gramo de material disminuye notablemente al disminuir el tamaño de las partículas. La superficie es proporcional al cuadrado del diámetro de la partícula promedio, mientras que el volumen es proporcional al cubo de este. El cociente superficie/volumen, deberá ser entonces proporcional a la inversa del diámetro de la partícula si hay efecto de contribución superficial. En la figura queda claramente demostrado el efecto superficial sobre la magnetización de las partículas. Esto indica que si queremos fabricar un imán con pequeñas partículas, estas no pueden ser demasiado pequeñas porque si no tendríamos poca magnetización para la fuerza en el imán.

Otra de las propiedades físicas interesantes que presentan las nanopartículas magnéticas es que su ‘campo coercitivo’, el campo magnético externo necesario para anular su magnetización (ver recuadro ‘Conceptos básicos -Hc-‘), tiene una fuerte dependencia con el tamaño. En la figura II del recuadro ‘La dependencia del tamaño sobre la magnetización y el campo coercitivo’ mostramos la curva del campo coercitivo en función del diámetro medio de las partículas.

El campo coercitivo es una variable importante para fabricar imanes dado que un tamaño óptimo de partícula es aquel con mayor Hc (además de una alta magnetización). Las últimas investigaciones muestran que hay un esfuerzo importante para tratar de comprender cómo es el papel que juegan las interacciones entre partículas. Sabemos que los dipolos tratarán de encontrar un arreglo en sus orientaciones de forma tal de minimizar la energía contenida en el campo magnético.

Ahora que ya sabemos cómo son algunos de los comportamientos magnéticos de pequeñas partículas o cristales veremos algunas aplicaciones y formas en que se pueden acomodar formando estructuras nanométricas. Como anticipamos, en algunos casos es posible cambiar las propiedades del material.Nanopartículas magnéticas recubiertas Para diversas aplicaciones se requiere fabricar nanopartículas con un mismo tamaño o, por lo menos, con poca dispersión en tamaño. Además, como vimos, la relación de la superficie respecto del volumen crece al reducir las dimensiones de la partícula. Esta superficie puede aprovecharse para recubrirla con otra sustancia. ¿Con qué fin? Las nanopartículas magnéticas se desempeñan en este caso como soporte de materiales de reactividad química selectiva que forman un recubrimiento estable en su superficie (ver figura ‘Recubrimiento’). Se obtiene así un material altamente reactivo de relativamente bajo volumen y con gran superficie de reacción. Por otro lado, la utilización de nanopartículas magnéticas es fundamental ya que al tener momentos magnéticos muy grandes pueden ser transportadas y conducidas por medio de campos magnéticos externos. En otras palabras, la nanopartícula sirve como el medio de transporte perfectamente controlado de un agente químico que puede reaccionar fuertemente con el medio. En los últimos años se ha utilizado este concepto para su aplicación en campos tan diversos como medicina, estudios biológicos y tratamiento de residuos peligrosos, como podemos observar en los cuadros siguientes.

Específicamente, en el campo de la medicina se ha iniciado una línea de investigación en el tratamiento de afecciones tumorales por métodos basados en partículas recubiertas. El principio de esta técnica consiste en conducir la medicación que se encuentra recubriendo las partículas magnéticas de forma que solo actúe en la zona afectada por el tumor. Esto se consigue localizando un campo magnético en la región tumoral en el momento de la aplicación de la medicación, manteniéndola en la zona afectada hasta que la misma haya completado su ciclo curativo. Con esta técnica se consigue la focalización del efecto del tratamiento de quimioterapia con las ventajas de una reducción de la dosis de la medicación que se le aplica al organismo y por otro lado se atenúan los efectos colaterales sobre el resto del organismo (ver ‘Aplicaciones en medicina’ en la figura).

Recubrimiento: El recubrimiento en las partículas se realiza adicionando un surfactante, que posee una zona hidrófila y otra zona hidrófoba, a una suspensión de nanopartículas. De esta forma, una de las zonas del surfactante se adhiere a la partícula quedando un recubrimiento con la otra zona activa para interactuar con las otras nanopartículas recubiertas. Aplicaciones en medicina: Tratamientos médicos basados en la quimioterapia tienen el inconveniente de que la medicación se distribuye finalmente en todo el organismo por medio del sistema circulatorio bajando la eficiencia del método y, por otra parte, afectando a las células sanas del individuo (a). La idea del direccionamiento magnético del tratamiento consiste en inyectar al paciente un ferrofluido compuesto por una suspensión de nanopartículas magnéticas en la medicación. Durante y después de la aplicación, la medicación es conducida y fijada en la zona afectada por un campo magnético (círculo claro) reduciendo el efecto sobre el resto del organismo y aumentando la eficiencia del tratamiento (b).

Otro ejemplo de la utilización de nanopartículas recubiertas en el área de las ciencias de la vida es su uso en la tecnología de ácidos nucleicos. El proyecto de decodificación del genoma humano ha permitido que la tecnología del secuenciamiento del ácido desoxirribonucleico (ADN) haya sido perfeccionada notablemente en los últimos años consiguiéndose cierta automatización en ella. Los métodos clásicos de separación de ADN/ARN (ácido ribonucleico) tienen la desventaja de que estos insumen un tiempo apreciable y requieren, en general, una cantidad sustancial de muestra dificultando la automatización del proceso. Con el uso de la tecnología de nanopartículas magnéticas recubiertas se pueden soslayar estas limitaciones haciendo que la preparación de las muestras se realice más rápidamente y con alta adaptabilidad a los procesos de automatización. Esta tecnología se basa en nanopartículas magnéticas encapsuladas en una matriz de poli-vinil-alcohol (PVA) al que se modifica en superficie de forma tal que deja un arreglo de cargas negativas que se acoplan perfectamente a varias secuencias de ácidos nucleicos componentes del ADN o ARN. Estas partículas interactúan con las muestras y luego son separadas magnéticamente portando consigo la información de trozos de la secuencia genética que se pretende analizar. A partir de este punto el análisis de la información se realiza con los métodos tradicionales. La ventaja final de la utilización de las nanopartículas reside en el alto poder separador de estas y, por ende, la reducida cantidad de muestra utilizada.

Este mismo principio de separación de elementos se está utilizando en el área del tratamiento de residuos peligrosos (derrames de plantas químicas, metales pesados, residuos nucleares, etc.). El concepto es el mismo; las partículas son recubiertas con un emulsionante químicamente afín con el residuo que se desea depurar; los residuos reaccionan con el recubrimiento quedando unidos a las partículas. Una vez finalizada la reacción se remueven con un imán las nanopartículas magnéticas junto al residuo peligroso y se los traslada hasta su destino final. Este método ha demostrado ser altamente eficiente, principalmente para la seguridad humana y la conservación del medio ambiente.El arte de mejorar los imanes A partir de 1819, con los trabajos de Oersted, los imanes se empezaron a usar en forma masiva para aplicaciones en motores, generadores, dínamos, etc. En esta primera etapa se utilizaron lo que llamamos ‘aceros magnéticos’. Estos materiales permitieron reducir el tamaño de los imanes porque, en menor volumen, tienen igual o mayor capacidad de generar un campo magnético en el exterior del material. Esta capacidad, que se cuantifica como el ‘producto de energía’, es el área encerrada en un ciclo de histéresis (ver recuadro ‘Conceptos básicos’). A medida que surgían nuevos materiales o nuevos procesos para fabricarlos, el producto de energía se duplicaba cada 12 años.

En 1917 ocurrió un salto importante cuando se desarrollaron en Japón unas aleaciones que contenían aluminio, níquel, cobalto e hierro. Estas aleaciones se conocen como alnicos, palabra formada por los símbolos de los elementos químicos que están presentes en la aleación. Los alnicos fueron los primeros materiales ferromagnéticos en donde se trabajó directamente sobre la microestructura del material. El arte de hacer imanes reside en tener el material adecuado y en controlar la microestructura de este. En algunos casos, hay una verdadera ingeniería de diseño para alterar su estructura microscópica y así tener imanes más potentes.

En la década del 50 los esfuerzos se centraron en materiales con hierro llamados ferritas, que, si bien tienen magnetizaciones bajas, su bajo costo hace que casi el 55% de los imanes producidos en el mundo sean de este material.

Otra clase de imanes más recientes son las aleaciones de elementos denominados tierras raras con hierro o cobalto; ocupan casi la otra mitad de la producción mundial. Para estos el producto de energía es diez veces superior al de las ferritas. A final de los 70, las aleaciones de samario (una tierra rara) con cobalto (un metal de transición) mostraron tener un producto de energía que casi duplicaba al de los mejores alnicos producidos. En la actualidad las aplicaciones principales de estos sistemas son la miniaturización de auriculares pequeños, de motores de pasos o de equipos científicos con prestaciones particulares donde el costo no es determinante para la producción en masa.

En la línea de mezclar una tierra rara con un metal de transición, se comenzaron a investigar aleaciones de la más abundante de esta familia, el neodimio, con un metal de transición. Hay veintisiete elementos de la tabla periódica con los que pueden hacerse aleaciones con elementos magnéticos resultando en casi 2100 aleaciones binarias y ternarias (con tres elementos) posibles. Aunque la aleación de neodimio e hierro, los elementos más abundantes, no existe en la naturaleza y no puede sintetizarse, se exploró agregar otro elemento para formar una aleación ternaria. Así se encontró que aquellas que incluían boro presentaban valores altos del producto de energía. Estos nuevos materiales se comenzaron a aplicar rápidamente en aparatos electrónicos, componentes de computadoras (en un lector de discos magneto-óptico por lo menos existen cinco dispositivos que involucran este tipo de imanes), en motores para los molinos de viento, en la industria del automóvil o en motores de elevadores.

Actualmente se están investigando nuevos procesos de síntesis de nanomateriales. La idea es que se pueda manipular la nanoestructura del material para llegar a duplicar el producto de energía. Uno de los intentos es mezclar, a nivel nanoscópico, un material magnéticamente duro (aleación entre neodimio, hierro y boro, con predominio del hierro), o sea que mantiene la orientación de su magnetización aun frente a campos fuertes, con uno blando como el hierro en lo que se denomina fase alfa. Debido al acoplamiento de intercambio entre ambas fases se consigue un aumento importante de la magnetización.

Hoy en día, además, la comunidad científica se siente atraída por materiales que son aleaciones ordenadas de hierro y platino conocidas como fases L10. El campo coercitivo de estos materiales es realmente importante y alcanza fácilmente los 10.000 Oersted, unidad de medida equivalente a Gauss en el aire (30 mil veces más que el campo terrestre).Formas geométricas a escala nanométrica

La primera forma que mencionaremos es la de nanohilos ferromagnéticos de un metal de transición como cobalto (ver figura 1), hierro o níquel. La aplicación de un campo magnético a lo largo del hilo hace que los momentos magnéticos en el material se orienten en la dirección del campo aplicado. Si ahora retiramos el campo magnético y los momentos quedan en esa dirección –la forma ayuda a que esto suceda– podremos decir que tenemos el material polarizado magnéticamente en una dirección y, lo que es más importante, con una cierta memoria de lo que hicimos. Esto puede ser importante para medios de registro magnético perpendicular

Figura 1. Microfotografías SEM (microscopía de barrido electrónico). Izquierda: Se pueden apreciar los nanohilos de cobalto de 1000 (izq.) y 100 (der.) nanómetros de diámetro preparados en Bariloche. Derecha: se pueden observar los agujeros del molde usado en la fabricación.

Recordemos que las citas de audio o vídeo o los discos rígidos de computadoras están compuestos por una película magnética y los campos para orientar la magnetización son paralelos a la película. Con los nanohilos se podría tener elementos magnéticos perpendiculares a la cinta con una orientación de la magnetización hacia arriba o hacia abajo (0 ó 1, información binaria). Una de las ideas es disponerlos en un arreglo ordenado y perpendicular. Esto permitiría llegar a una densidad de información mayor a la actualmente disponible en el mercado. Se están realizando muchos estudios para ver cómo son los mecanismos que permiten el cambio de una dirección a otra de la magnetización, cómo influye sobre un hilo el magnetismo de sus vecinos, cómo afecta la magnetización la presencia de una pared de dominio magnético (ver recuadro ‘Conceptos básicos’). Otros estudios apuntan a invertir la dirección de la magnetización mediante el paso de corriente eléctrica a través de un nanohilo.

Estos nanohilos pueden fabricarse de 1µm de largo y de unos 4 a 200nm de diámetro en arreglos ordenados, dependiendo de las condiciones utilizadas en la preparación del molde. Algunos de estos arreglos de nanohilos se están pensando para aplicaciones en óptica y en microondas. Otra de las ideas exploradas fue hacer hilos con multicapas de cobalto y cobre, o una aleación magnética y cobre para obtener hilos magnetorresistivos. Desde un punto de vista más básico se trata de conocer cuál es el diámetro crítico para tener los momentos que se muevan coherentemente (ver recuadro ‘La dependencia del tamaño sobre la magnetización y el campo coercitivo’).

En los últimos dos años comenzaron a aparecer nanotubos, nanohilos y nanocintas de óxidos. A diferencia de los metales ferromagnéticos, la mayoría de los óxidos son antiferromagnéticos (los momentos de cada átomo se ubican alternadamente). Se pueden encontrar óxidos con diversas propiedades eléctricas y magnéticas, por ejemplo, semiconductores, piezoeléctricos, metálicos y unos pocos ferromagnéticos. Esta diversidad de propiedades ofrece una riqueza importante para explorar diferentes dispositivos. Por otro lado, algunos óxidos presentan una gran sensibilidad a la presencia de gases en su entorno, lo que modifica en forma apreciable sus propiedades eléctricas. Por ejemplo, se puede preparar una película formada por nanotubos o nanocintas, su importante área superficial es muy útil en el campo de la catálisis (aceleración de una reacción química) o en los procesos donde es importante detectar la presencia de gases (sensores de gases). En particular, se puede detectar con un óxido simple el letal monóxido de carbono, el monóxido de nitrógeno, producto de emisiones industriales, o de etanol que surge en alimentos en mal estado. Usando varios óxidos pueden fabricarse dispositivos más complejos y ser utilizados en sistemas de control de polución ambiental en zonas muy industrializadas, en grandes ciudades, en minas, en fábricas o en hogares.

Una contribución reciente en la fabricación de óxidos con forma de nanotubos, en particular de unos compuestos conocidos como manganitas (ver figura 2, izquierda), fue su preparación y estudio en nuestro país por Gabriela Leyva y Pablo Levy del Centro Atómico Constituyentes, junto con Horacio Troiani y Rodolfo Sánchez del Centro Atómico Bariloche, ambas instituciones pertenecientes a la Comisión Nacional de Energía Atómica. La publicación de este primer trabajo originó un comentario en la sección ‘Views and News’ de la revista Nature por sus posibles aplicaciones tecnológicas. Estas van desde componentes en celdas de combustible por su alta superficie hasta de nanocomponentes en dispositivos electrónicos.

Figura 2. Izquierda: En la microfotografía SEM (microscopía de barrido electrónico) se pueden apreciar los tubos de óxido de manganita. Tienen un diámetro de 800nm y sus paredes están formadas por nanopartículas. En el centro: Ciclo de histéresis de nanotubos de óxido de manganita de 800nm de diámetro, medido a temperaturas de 80K, cercanas a la ebullición del nitrógeno líquido. Derecha: (a) Partículas monodominios interactuando entre ellas. (b) Debido a su efecto cooperativo y como resultado de la interacción, pueden considerarse como una cadena, hilo o cilindro.

Los nanotubos de manganita están hechos de un óxido de manganeso con praseodimio y calcio que es ferromagnético (ver ciclo de histéresis de nanotubos en el recuadro ‘Conceptos básicos’). Otras técnicas microscópicas y mayores aumentos, revelaron que las paredes de estos tubos están compuestos por granos (o nanopartículas) de aproximadamente 40nm de diámetro. Este resultado es importante porque así tenemos un arreglo ordenado de nanopartículas en forma de tubos. La primera pregunta que surgió es ¿cómo están ordenados los momentos magnéticos de estas partículas en un nanotubo?, ¿son los momentos coherentes y apuntan todos en la misma dirección?, ¿están paralelos al eje del tubo o perpendiculares?, ¿son incoherentes y buscan minimizar la energía magnetostática? Nuestros primeros resultados mostraron que, si bien las partículas eran monodominios (están por debajo del tamaño crítico), estas pueden interactuar entre sí y ordenarse cooperativamente (ver esquema (a) en la figura 2, derecha) esto hace que las cadenas de partículas se puedan pensar como hilos (ver esquema (b) en la misma figura). Si estos hilos forman cilindros, similares a los nanohilos magnéticos que vimos, sabemos que los momentos estarán a lo largo de su eje, si el diámetro del cilindro (d) está por debajo de un valor crítico. Si d fuese mayor, los momentos deberán estar perpendiculares al eje del hilo. Para este material los cálculos sugieren que ese diámetro crítico debe ser 25nm. Los diámetros medios de los ladrillos que forman el nanotubo, partículas de 40nm, ya son mayores que el diámetro crítico de un cilindro de este material. Por lo tanto se espera que, para este caso, los momentos estén alineados en forma perpendicular al eje del tubo. La pregunta que resta es si están perfectamente alineados o si giran uno con respecto a otro (curling).

Nuestras medidas de magnetización se realizan sobre un número apreciable de nanotubos, aproximadamente unos 20 millones, prácticamente en el límite de sensibilidad del magnetómetro, y lo que se mide es un efecto de un tubo promedio. Lo interesante, y como reto para el futuro, es poder medir la resistividad eléctrica y la magnetización de un solo componente y poder corroborar los resultados aquí expuestos a partir de técnicas microscópicas como la litografía por electrones que puede ser utilizada para hacer contactos eléctricos sobre un solo nanotubo.

A lo largo del presente texto se vieron conceptos fundamentales de magnetismo, del comportamiento de partículas magnéticas, aplicaciones de partículas recubiertas, la fabricación de imanes y finalmente algunos resultados de investigaciones contemporáneas sobre materiales fabricados con formas geométricas en la escala del nanómetro y que tal vez sean la base de una nueva generación de componentes para una nanoelectrónica en el futuro.

Sistemas autoensamblados

En los últimos años ha comenzado la investigación en los denominados sistemas autoensamblados. Estos sistemas consisten en arreglos de nanopartículas dispuestas en superficies planas de manera ordenada formando estructuras que pueden ser bidimensionales (una monocapa de partículas) o tridimensionales (muchas capas de partículas apiladas). Estos arreglos se preparan a partir de suspensiones de nanopartículas magnéticas recubiertas. Este recubrimiento, generalmente de un ácido graso, surfactante o un emulsionante, que controla a las interacciones entre las partículas (de origen electrostático, de cohesión y magnéticas) evitando su aglomeración al ser secada la suspensión depositada sobre una superficie. Asimismo, según la naturaleza del recubrimiento se puede controlar el tipo de estructura final que se obtiene (estructuras bidimensionales o tridimensionales; cuadradas, hexagonales, etc.). Estos sistemas autoensamblados, además del interés que existe en la investigación básica de los mismos, pueden tener una aplicación tecnológica muy importante en el área del registro magnético de la información permitiendo el diseño de discos rígidos donde cada unidad de información es cada partícula magnética depositada aumentando así considerablemente la densidad del almacenamiento de los datos.

Fuente: SUN S & Murray CB, 1999, J. Appl. Phys. 85, 4329.




Roberto D Zysler
Doctor en Física, Instituto Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo.
Profesor Adjunto de la Carrera de Física en el Instituto Balseiro e Investigador del CONICET.
zysler@cab.cnea.gov.a
Rodolfo D Sánchez
Doctor en Física, Instituto Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo.
Profesor Adjunto de la Carrera de Física en el Instituto Balseiro e Investigador del CONICET.
rodo@cab.cnea.gov.ar


Lecturas sugeridas

HUESO L, MATHUR N, 2004, ‘Dreams of a hollow future’, Nature, 427, 303.
LEVY P, LEYVA G, TROIANI H, SÁNCHEZ RD, 2003, ‘Nanotubes of rare earth manganese oxide’, Appl. Phys. Lett. 83, 5247.
SÁNCHEZ RD, ‘Particle size effects on magnetic properties of ytrium iron garnets prepared by sol-gel method’, 2002, J. of Mag. Mag. Mat. 247, 92-98.

16 julio 2005
contador de visitas
hit counter

 


Más artículos de Física