Investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona y el instituto ICMAB han inducido propiedades magnéticas a una lámina de nitruro de cobalto sin conectarla a un cable eléctrico. El voltaje se aplica a un líquido con conductividad iónica circundante, pero no a la muestra. Este cambio de paradigma podría ayudar a crear nanorobots magnéticos para la biomedicina y sistemas de computación sin cableado.
Los dispositivos electrónicos se basan en la manipulación de las propiedades eléctricas y magnéticas de los componentes, ya sea para realizar computación o para almacenar información, entre otros procesos. Controlar el magnetismo utilizando voltaje en lugar de corrientes eléctricas se ha convertido en un método de control muy importante para mejorar la eficiencia energética en muchos dispositivos, ya que las corrientes calientan los circuitos.
En los últimos años se ha llevado a cabo mucha investigación para implementar protocolos de aplicación de voltajes para llevar este control, pero siempre mediante conexiones eléctricas directamente sobre los materiales.
Ahora, investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y del Instituto de Ciencia de Materiales de esta ciudad (ICMAB-CSIC), con la colaboración del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM-CSIC) y el sincrotrón ALBA, ha conseguido modificar por primera vez las propiedades magnéticas de una capa delgada de nitruro de cobalto (CoN) mediante la aplicación de un voltaje eléctrico sin usar cables. El estudio lo publican en la revista Nature Communications.
Para conseguirlo, los investigadores han situado la muestra de material dentro de un líquido con conductividad iónica y han aplicado el voltaje a este mediante dos placas de platino, sin conectar ningún cable directamente a la muestra.
De esta forma se genera un campo eléctrico inducido que hace que los iones de nitrógeno puedan salir del CoN y hagan aparecer magnetismo en la muestra, que pasa de no magnética a magnética.
Las propiedades magnéticas inducidas se pueden modular en función del voltaje aplicado y del tiempo de actuación, así como la disposición geométrica de la muestra, y también se pueden realizar cambios temporales o permanentes en el magnetismo, según la orientación de la muestra respecto al campo eléctrico impuesto.
"Conseguir controlar de manera inalámbrica el magnetismo de una muestra mediante la modificación del voltaje representa un cambio de paradigma en esta área de investigación", explica uno de los autores, Jordi Sort, investigador ICREA en el Departamento de Física de la UAB.
Conseguir controlar de manera inalámbrica el magnetismo de una muestra mediante la modificación del voltaje representa un cambio de paradigma en esta área de investigación
"Se trata de un hallazgo que puede tener aplicaciones en ámbitos muy diversos –añade–, como la biomedicina, para controlar las propiedades magnéticas de nanorobots sin cables, o en la computación inalámbrica, para escribir y borrar información en memorias magnéticas con voltaje, pero sin cableado".
Esta nueva metodología para conseguir el control magnético inalámbrico no es exclusiva del material empleado en los experimentos, el nitruro de cobalto.
Para la investigadora del ICMAB Nieves Casañ-Pastor, “se trata de unos protocolos extrapolables a otros materiales para controlar de manera inalámbrica otras propiedades físicas, como la superconductividad, el control de memristores, la catálisis o las transiciones entre aislante y metal, así como electrodos inalámbricos para la electroestimulación neuronal, por citar unos ejemplos que pueden ampliar el ámbito de aplicación y el impacto tecnológico de esta investigación”.
Referencia:
Zheng Ma et al. “Wireless magneto-ionics: voltage control of magnetism by bipolar electrochemistry”. Nature Communications, 2023 https://doi.org/10.1038/s41467-023-42206-5
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