Propagación de avalanchas en los imanes asistida por una ley cuántica
Un equipo de investigadores europeos ha descubierto un nuevo fenómeno físico macroscópico sujeto a una ley cuántica, la deflagración magnética cuántica. El hallazgo, publicado en American journal Physical Review Letters, podría aportar futuras aplicaciones tecnológicas sobre nanoinformación y de cuántica. El equipo liderado por Javier Tejada, Profesor de Física fundamental en la universidad de Barcelona, y Paul Santos, un investigador del instituto Paul Drude de Berlín, ha informado sobre la ignición controlada de avalanchas invertidas de magnetización en acetato Mn12, que es un material que se utiliza ampliamente para estudiar el túnel cuántico, y un candidato a ser utilizado en el almacenamiento de memoria magnética y en informática cuántica. Desde la década de los noventa, se sabe que cuando se aplica un campo magnético a los imanes de tamaño molecular éstos forman un cristal magnético que puede de repente voltear sus espines, y originar un avance de los polos invertidos en las llamadas avalanchas magnéticas. A comienzos de este año, la investigadora Myriam P. Sarachik y el licenciado Yoko Suzuki, del City College de la City University of New York (CUNY), crearon un experimento para seguir la trayectoria de las avalanchas magnéticas. Descubrieron que la inversión de la magnetización de los cristales de acetato Mn12, cuando se aplica una fuente de calor, progresa de forma similar a la propagación de un frente de llama a través de una sustancia química inflamable. El fenómeno ha sido denominado "deflagración magnética". Ahora, el equipo dirigido por los Profesores Tejada y Santos presentan la ignición controlada de la magnetización en un cristal único de acetato Mn12. Los investigadores han descubierto que la velocidad de propagación a la que los polos cardinales se revierten sigue una ley determinada por la mecánica cuántica. En combinación con la muestra de deflagración magnética en acetato Mn12, sugiere un fenómeno físico nuevo: la deflagración asistida por el túnel cuántico. En otras palabras, y en contra de las expectaciones, es un efecto macroscópico determinado por una ley cuántica. El Profesor Tejada apunta a que para poder comprender la idea de la deflagración magnética se puede establecer un paralelismo entre la combustión química y lo que conocemos como combustión magnética. La primera incluye una reacción entre una sustancia (el combustible) y un gas (el oxidante), y se emite una gran cantidad de calor. En una reacción de combustión completa los componentes del material interactúan con el oxidante para producir nuevos componentes (combustibles quemados). La deflagración consiste en un proceso de combustión lenta producido por una conductividad térmica y se propaga de forma más lenta que la velocidad del sonido. El Profesor Tejada explica que el ejemplo más simple sería el de un trozo de papel que se quema con un mechero desde un extremo, "una capa de papel quema y calienta la siguiente capa hasta que se quema todo el trozo completo. Lo que se propaga y quema es la llama, mientras que lo queda son las cenizas". Traducido esto a los materiales magnéticos, con todos los polos alineados en la misma dirección como, por ejemplo, el material hecho de compases muy pequeños, que tienen todos un polo norte que mira hacia arriba, cuando se aplica un campo magnético en la dirección opuesta los polos cardinales deben girar lentamente hasta que, finalmente, se alineen hacia abajo. Si prendemos microondas acústicas en la materia que vamos a calentar, entonces en una determinada parte del material el calor será el suficiente como para causar que los polos cardinales se inviertan en este área. Esta parte quema luego las áreas del alrededor lo suficiente como para producir la misma reacción, y los polos de los otros cardinales se invierten; esta propagación continúa hasta que se alinean hacia abajo (al contrario que su orientación inicial). La inversión de los polos se produce por el efecto túnel del momento magnético, que es un efecto cuántico. El Profesor Tejada explicó a Noticias CORDIS que el hallazgo se debe en parte al trabajo y conocimientos adquiridos a través del proyecto NANOMAGIQC financiado por la UE, que concluyó en enero de 2005. Fue la primera investigación detallada sobre las posibilidades de unir los dispositivos de nanotecnología y los sistemas magnéticos para la información y almacenamiento de la cuántica. Basándose en los resultados, el equipo de investigación ha solicitado ahora financiación para un nuevo proyecto europeo, dentro de la actividad ciencia y tecnología nueva y emergente del VI Programa Marco. Este proyecto prevé una investigación sobre la superradiancia, un efecto y aplicación tecnológica relacionada con la deflagración magnética cuántica.
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España