Un nuevo hallazgo abre la puerta al diseño de innovadores dispositivos magnéticos

Unos investigadores han caracterizado el comportamiento estructural, electrónico y magnético de nanopartículas de una fase poco común del óxido de hierro, la fase épsilon, bajo condiciones extremas de presión, emulando las condiciones del interior de la Tierra.

El estudio, publicado en Nature Communications, concluye que es posible la presencia de esta fase rara del óxido de hierro en el interior de la Tierra, y que bajo estas condiciones existe una nueva fase del óxido de hierro, la épsilon prima, con propiedades magnéticas radicalmente distintas a las conocidas hasta ahora

La dificultad para acceder a las partes más interiores de la Tierra implica una ausencia de estudios experimentales directos sobre los minerales y compuestos que controlan la geodinámica y el geomagnetismo. La Tierra está principalmente formada por seis elementos: magnesio, aluminio, silicio y hierro, en combinación con hidrógeno y oxígeno. Así pues, todos los estudios sobre materiales que contengan estos elementos en las condiciones apropiadas pueden abrir nuevas vías de investigación que buceen en los misterios del interior del planeta.

Ahora, un equipo de investigadores del ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), así como el Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), en España, ha llevado a cabo un estudio, publicado en Nature Communications, que revela que la fase épsilon (hasta ahora considerada rara) se puede encontrar en las capas internas de la Tierra.

Representación de cómo cambia el número de oxígenos que rodean a uno de los hierros con la presión. (Imagen: UPV / ICMAB / ESRF)

En su trabajo, los investigadores han caracterizado el comportamiento estructural, electrónico y magnético de nanopartículas de óxido de hierro en fase épsilon bajo condiciones extremas de presión. Este tratamiento ha llevado al descubrimiento de la nueva fase épsilon prima, con unas propiedades magnéticas desconocidas hasta ahora.

“Desde el punto de vista geofísico este hallazgo es muy relevante. Abre la puerta a que esta fase épsilon se pueda encontrar en el interior de la Tierra. Por otro lado, se ha descubierto una nueva fase del óxido de hierro (bajo altas presiones) que contiene unas propiedades magnéticas distintas a las que se pueden obtener actualmente. Y tener un material con dichas propiedades haría que se tuvieran que modificar los modelos geodinámicos que conocemos”, apunta Juan Ángel Sans, investigador Ramón y Cajal del grupo EXTREMAT del Instituto de Diseño y Fabricación (IDF) de la Universitat Politècnica de València.

“Nos ha sorprendido que la fase épsilon fuera estable a tan altas presiones, hasta 27 GPa, y que por encima de esta presión apareciese esta nueva fase, cuyas propiedades magnéticas aún no conocemos bien” apunta Martí Gich, investigador del ICMAB-CSIC. “Esta estabilidad a altas presiones indica que debe ser posible incorporar otros elementos en proporciones elevadas dentro de la fase épsilon, con lo que se espera poder controlar sus propiedades y prestaciones”, añade.

Los resultados del estudio desarrollado por los investigadores de la UPV, el ICMAB y el ESRF permiten completar la visión del comportamiento del óxido de hierro y sugieren que la presencia de este material en el interior de la Tierra es posible.

El estudio ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Generalitat de Catalunya, y por el proyecto Severo Ochoa de Excelencia Científica, en España. (Fuente: UPV)