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Miércoles, 30 abril 2014
Física

Propiedades magnéticas inesperadas en un compuesto de hierro

Unos científicos han observado en un compuesto de hierro propiedades magnéticas asociadas habitualmente a las que se observan en los elementos químicos conocidos como Tierras Raras. Lo llamativo es que este nuevo compuesto basado en el hierro no contiene ningún elemento de este tipo. Las citadas propiedades magnéticas se dan cuando el átomo de hierro se posiciona entre dos átomos de nitrógeno.

En los imanes modernos, el hierro les proporciona importantes cualidades, entre ellas la derivada de que ese metal es abundante y barato. Pero la receta del imán debe también incluir elementos Tierras Raras, que otorgan “permanencia” a los imanes, o la capacidad de mantener fija la dirección de su campo magnético (lo que constituye un ejemplo de anisotropía). El reto es que los materiales Tierras Raras son caros. Por tanto, la próxima generación ideal de imanes permanentes debería basarse más en hierro y otros materiales abundantes y menos en Tierras Raras.

El descubrimiento hecho por el equipo del físico Paul Canfield, del Laboratorio gubernamental de Ames, en Iowa, Estados Unidos, abre la posibilidad de alcanzar pronto esa meta, impulsando así avances notables en campos que van desde el de los motores en automóviles eléctricos o híbridos, hasta el de las turbinas eólicas de alta eficiencia.

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El compuesto de hierro no era fácil de prever. El uso de uno de los componentes, el nitrógeno, en una disolución, no había sido aún bien explorado porque, dado que normalmente pensamos en él como un gas, resultaba difícil asumir que podía haber un modo práctico de agregarlo en una disolución. Sin embargo, Canfield, Anton Jesche y sus colaboradores encontraron que el litio parecía ser capaz de mantener al nitrógeno en la disolución deseada. Así pues, los científicos mezclaron litio y polvo de nitruro de litio, y funcionó. Se logró elaborar la disolución deseada.

Entonces, el grupo añadió hierro y, para su sorpresa, éste se disolvió.

Normalmente, el hierro y el litio no se mezclan. Parece que añadir nitrógeno al litio en la disolución permite que el hierro se incorpore del modo deseado.

Los cristales individuales resultantes proporcionaron aún más sorpresas: el campo externo contrario necesario para invertir la magnetización era de más de 11 teslas, tanto como un orden de magnitud superior a lo que se encuentra habitualmente en cristales individuales.

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