Magnetització i polarització simultànies

Científics de la Universitat de Liverpool han controlat l'estructura d'un material per generar simultàniament tant la magnetització com la polarització elèctrica. Un avenç que té aplicacions potencials en l'emmagatzematge i processament de la informació.

Investigadors de la Facultat de Ciències Físiques d'aquesta universitat, han demostrat que és possible desbloquejar aquestes propietats en un material que, inicialment, sembla que no pot fer canvis dissenyats per a la seva estructura.

Els imants, com els que poden estar a la porta d'una nevera o al disc dur d'un ordinador, tenen dos pols separats, el nord i el sud. Són magnèticament polars i tenen magnetització. També hi ha materials que tenen polarització elèctrica, amb pols elèctrics carregats positivament i negativament. El control de la direcció de la magnetització o la polarització és una manera d'emmagatzemar informació.

Fer un sol material que tingui aquestes dues propietats diferents -magnetització i polarització elèctrica- és difícil perquè els requisits electrònics per obtenir el material són típicament contradictoris:

• Característiques dels materials, com ara l'estructura cristal·lina o bé
• La composició atòmica, que afavoreixen la polarització, sovint, de magnetització.

No obstant això, els materials on la polarització coexisteix amb la magnetització a temperatura ambient, són potencialment importants per a les aplicacions de tecnologia de la informació de baix consum.

Consum d'energia
Per a l'emmagatzematge de la informació, aquests materials es poden combinar en baix consum d'energia elèctrica per escriure la informació de manera que els efectes magnètics no siguin destructius. Mentre que els dispositius lògics que els utilitzen per al processament de la informació, poden treballar sense flux de corrent. El consum d'energia cada vegada més gran dels ordinadors i dispositius habilitats per a Internet, podria ser un repte important de futur per a la sostenibilitat.

S'ha estat capaç de demostrar que la magnetització i la polarització s'acoblen mitjançant el mesurament del coeficient magnetoelèctric lineal, una magnitud física bàsica per a la integració d'aquest tipus de materials en un dispositiu. Aquest acoblament sorgeix perquè ambdues propietats són produïdes pel mateix conjunt de moviments atòmics individuals que constitueixen el material.

Encara hi ha una sèrie de desafiaments als quals fer front, sobretot canviant la polarització i fent el material més aïllant a l'electricitat, abans de les aplicacions d'aquest material per a l'emmagatzematge d'informació.

Mitjançant el disseny en els canvis requerits a nivell atòmic, utilitzant la computació i experimentant es varen detectar 3 propietats d'un material, que inicialment no hi apareixien:

• La polarització,
• La magnetització,
• L'electromagnetisme.

El disseny de propietats dels materials a escala atòmica és difícil, ja que és un problema bastant diferent respecte del disseny d'un objecte a gran escala com pot ser un pont o un cotxe, però seria molt desitjable en tot l'espectre de propietats. S'està treballant actualment en dissenys de materials en altres àrees, com ara bateries o aprofitament de l'energia solar, on també es necessiten millores.

Font: Science