Científicos españoles explican los materiales de magnetorresistencia colosal

Existen unos materiales compuestos cerámicos que están atrayendo una gran atención de los físicos por sus propiedades eléctricas y magnéticas y de la industria por sus posibles aplicaciones en electrónica, por ejemplo como sensores en cabezas grabadoras y lectoras de discos y cintas magnéticos. Se les conoce como materiales de magnetorresistencia colosal porque se produce en determinadas condiciones de temperatura una gran y repentina disminución de su resistividad (resistencia al paso de la corriente eléctrica) cuando aumenta muy poco el campo magnético aplicado. Lo de colosal procede de que superan en su comportamiento a otros materiales denominados de magnetorresistencia gigante.

Ahora, científicos de la universidad de Zaragoza y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas en Zaragoza, bajo la dirección de M. Ricardo Ibarra, han mostrado por primera vez el mecanismo base de las extraordinarias características de los materiales de magnetorresistencia colosal, lo que ha merecido su publicación en la revista Nature (20 de marzo de 1997).

Polarones

Estos materiales son una familia de óxidos de manganeso y tierras raras (perovskitas por su estructura cristalográfica) que parecen similares en su mecanismo de comportamiento a los superconductores de óxido de cobre de alta temperatura crítica que igualmente merecen la atención de los físicos. Comparten el hecho también de que no terminan de entenderse bien desde el punto de vista básico. Su comportamiento es el resultado de una intrincada interdependencia de su estructura cristalina con sus propiedad magnéticas y eléctricas.Para explicar el comportamiento de los materiales de magnetorresistencia gigante se ha acuñado el término polarón, que indica la existencia de una carga localizada que lleva asociada una distorsión de la red cristalina. Los científicos españoles han podido demostrar la existencia de estos polarones, junto con una polarización magnética de su entorno. "Hemos puesto en evidencia la existencia de ordenamientos locales magnéticos (cluster o polarones magnéticos) que se hacen más grandes a medida que aumenta el campo magnético aplicado", explica Joaquín García Ruiz, uno de los investigadores. "Todo cuadra con los resultados experimentales pero hasta ahora no se había podido evidenciar la existencia de estos cluster magnéticos". Algunos de estos experimentos se han realizado en el reactor de alto flujo ILL en Grenoble (Francia) mediante la difracción de neutrones de bajo ángulo, como parte de la tesis doctoral de José María De Teresa, primer firmante del artículo de Nature.

"La aplicación más espectacular de los materiales magnetorresistivos es la conversión de información almacenada magnéticamente en señales eléctricas", señala De Teresa. Es el caso de las cabezas lectoras de un disco duro o de un vídeo. La magnetorresistencia gigante y colosal supondría una lectura más rápida de los datos y la consiguiente revolución en la electrónica, recuerda.

Aumento

Este equipo "explica cómo la dispersión de neutrones de bajo ángulo revela grupos (o cluster) ferromagnéticos de átomos de manganeso, dentro de la matriz del material estudiado, un óxido de manganeso y lantano dopado con calcio. Estos grupos aumentan de tamaño y disminuyen en número con la aplicación de un campo magnético", destacan los superespecialistas en la materia John B. Goodenough y J.S. Zhou en un comentario que acompaña el artículo de los científicos españoles."Se está reconociendo de forma general en la actualidad que los superconductores de óxido de cobre pueden deber sus peculiares propiedades de transporte a una segregación de fase dinámica similar... La conciencia de que tal segregación de fase dinámica [tal como las observadas por los científicos españoles] puede ocurrir en sistemas reales está abriendo un nuevo capítulo en la ciencia de estado sólido" concluyen estos especialistas.