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Lunes, 22 agosto 2011
Física

Magnetismo bajo circunstancias insólitas

A escalas muy pequeñas, el magnetismo puede que no se comporte del modo que muchos científicos creen. Según las conclusiones de un estudio reciente que revela esta posibilidad, se podría crear un punto cuántico que fuese magnético bajo circunstancias insólitas.

El magnetismo está determinado por una propiedad que todos los electrones poseen: el espín. Los espines individuales son comparables a diminutos imanes de barra, con sus polos norte y sur. Los electrones pueden tener un espín "hacia arriba" o "hacia abajo", y un material es magnético cuando la mayoría de sus electrones tienen el mismo espín.

Los electrones libres pueden actuar como "mensajeros magnéticos", usando su propio espín para alinear los espines de los átomos cercanos. Si dos electrones libres con espines opuestos están en un área, el sentido común nos dice que sus respectivas influencias se contrarrestan mutuamente, dejando como resultado un material sin propiedades magnéticas.

Pero los físicos Rafal Oszwaldowski e Igor Zutic de la Universidad en Buffalo (Universidad Estatal de Nueva York) y Andre Petukhov de la Escuela de Minas y Tecnología de Dakota del Sur han propuesto que a escalas muy pequeñas, el magnetismo puede ser más complicado que esa mera obstaculización mutua. Es posible, según estos físicos, observar una forma peculiar de magnetismo en puntos cuánticos cuyos electrones libres tengan espines opuestos.

Los puntos cuánticos son moléculas artificiales especiales de tamaños variables según la función, que contienen desde unos pocos átomos hasta cantidades elevadas de ellos, y que interactúan de maneras únicas con la luz y los campos magnéticos.

Zutic, Petukhov y Oszwaldowski describen un escenario teórico en el que hay un punto cuántico que contiene dos electrones libres con espines opuestos, junto con átomos de manganeso fijos en lugares precisos en el punto cuántico.

Los electrones libres del punto cuántico actúan como "mensajeros magnéticos", usando sus propios espines para alinear los espines de los átomos cercanos de manganeso.

Bajo estas circunstancias, uno podría pensar que cada electrón libre ejerce la misma influencia sobre los espines de los átomos de manganeso, de modo que ninguno puede "derrotar" a los otros.

Sin embargo, a través de cálculos complejos, Oszwaldowski, Zutic y Petukhov muestran que los dos electrones libres del punto cuántico en realidad influyen en los espines del manganeso de forma diferente.

[Img #3899]
Eso se debe a que mientras que un electrón libre tiende a permanecer en el centro del punto cuántico, el otro tiende a ubicarse más lejos, hacia los bordes. Como resultado, los átomos de manganeso ubicados en partes diferentes del punto cuántico reciben mensajes diferentes sobre cómo alinear sus espines.

El electrón libre que interactúe más intensamente con los átomos de manganeso es el que "gana", alineando más espines y haciendo que el punto cuántico, en su conjunto, sea magnético.

Esta predicción, de ser comprobada, podría alterar por completo las nociones básicas que tenemos sobre las interacciones magnéticas.


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