Un grupo de investigación liderado por el Departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid ha creado un imán atómico con hidrógeno y grafeno. El trabajo, que ha sido publicado en Science, revela cómo un átomo de hidrógeno transfiere su momento magnético a una capa de grafeno al tocarla.
En contraposición a los materiales magnéticos más comunes, como el hierro, el níquel o el cobalto, donde el momento magnético que genera cada átomo está localizado en unas pocas décimas de nanómetro (un nanómetro es una millonésima parte de un milímetro), el momento magnético inducido en grafeno por cada átomo de hidrógeno se extiende varios nanómetros, presentando a su vez una modulación a la escala atómica.
Siguen además una regla particular: los momentos magnéticos se suman o neutralizan dependiendo críticamente de la posición relativa entre los átomos absorbidos de hidrógeno.
Desde que fue posible obtener grafeno por primera vez en el año 2004, laboratorios de todo el mundo han intentado incorporar el magnetismo a la larga lista de propiedades de este material puramente bidimensional. El grafeno es un material flexible y biocompatible, por tanto, el hecho de poder manufacturar grafeno magnético permitiría disponer desde plásticos, o incluso tejidos, magnéticos hasta nanopartículas para tratar el cáncer.
Además, el grafeno es, a priori, un material ideal para su uso en tecnología espintrónica. Esta prometedora tecnología pretende sustituir a la tradicional electrónica transmitiendo al mismo tiempo información magnética y electrónica, lo que podría dar lugar a una generación radicalmente nueva de computadores.
Los resultados obtenidos en este trabajo, que muestran la posibilidad de generar momentos magnéticos a voluntad en grafeno y cómo estos se pueden comunicar a grandes distancias, anticipan un brillante futuro para este material tanto en el emergente campo de la espintrónica como para su uso en dispositivos magnéticos flexibles y biocompatibles.
Los experimentos han sido realizados íntegramente en el instituto de física de la materia condensada (IFIMAC) de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) mediante un potente tipo de microscopio, llamado microscopio de efecto túnel. Dicho microscopio permite visualizar y manipular la materia a la escala atómica. Los resultados experimentales se complementan con sofisticados cálculos teóricos, también realizados por científicos del IFIMAC.
Cabe resaltar que tanto el microscopio empleado, un microscopio de efecto túnel que trabaja a bajas temperaturas en ambientes de ultra-alto-vacío, como el programa de cálculo, SIESTA, un eficiente código basado en primeros principios, han sido desarrollados íntegramente en la UAM. Las muestras de grafeno se crecieron inicialmente en el instituto Néel de Grenoble. El trabajo cuenta a su vez con la colaboración del CIC nanogune.