Descubren un raro magnetismo en el material más resistente del mundo

El grafeno, uno de los elementos más duros de la naturaleza, normalmente no tiene la característica de ser magnético
El grafeno, uno de los elementos más duros de la naturaleza, normalmente no tiene la característica de ser magnético Crédito: Universidad de Columbia
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15 de octubre de 2020  • 16:35

El grafeno es uno de los materiales más fuertes del mundo. Normalmente, no tiene la característica de ser magnético, pero ahora un grupo de científicos descubrió que cuando se apilan y se acomodan de manera especial tres planchas de este elemento pueden desarrollar una rara forma de magnetismo.

En el caso del grafeno, los investigadores descubrieron que el campo magnético solo se crea en ese material cuando se apilan tres capas del mismo. Recién allí, y colocando las capas en el ángulo adecuado, se produce el remolino de electrones que genera el magnetismo, algo que no ocurre cuando hay solamente una plancha de grafeno.

Así lo que consigna un estudio publicado en la revista Nature physics por científicos de las universidades estadounidenses de Columbia, New York y de Washington, Seattle.

El grafeno es un material hecho de una sola capa (monocapa) de átomos de carbono dispuestos en un forma de panal. Es un elemento increíblemente ligero y fuerte. Es, además, conductor de la electricidad, por lo que se usa en electrónica y en el desarrollo de diferentes tipos de sensores.

"Nos preguntamos qué pasaría si combináramos monocapas y bicapas de grafeno en un sistema de tres capas, pero desplazadas en un ángulo especial", dijo Cory Dean, físico de la Universidad de Columbia en Nueva York, uno de los autores principales del nuevo artículo, en un comunicado emitido por su universidad.

El grafeno es un material de una sola capa compuesto por átomos de carbono dispuestos en forma de panal, y es increíblemente ligero y fuerte
El grafeno es un material de una sola capa compuesto por átomos de carbono dispuestos en forma de panal, y es increíblemente ligero y fuerte Crédito: Universidad de Columbia

"Descubrimos que variar el número de capas de grafeno confiere a estos materiales compuestos algunas propiedades nuevas e interesantes que no se habían visto antes", agregó el científico.

Dean y los demás investigadores apilaron dos capas de grafeno y luego agregaron una sola capa en la parte superior, rotando la pila solo 1 grado. Entonces estudiaron este "sándwich" de grafeno en una variedad de circunstancias, incluidas temperaturas justo por encima del cero absoluto (el punto en el que se detiene todo movimiento molecular).

A estas bajas temperaturas, descubrieron que el grafeno dejó de conducir electricidad y se convirtió en un aislante.

Lo más extraño de todo lo que descubrieron estos físicos fue el magnetismo que apareció en la estructura de tres capas. Un estudio publicado por otro grupo en la revista Advanced Materials había hallado que el grafeno unido con nitruro de boro puede dar lugar a un extraño campo magnético.

La nueva investigación revela que este mismo tipo de magnetismo puede ocurrir solo en el grafeno puro, simplemente debido a las interacciones entre las moléculas de carbono.

"El carbono puro no es magnético", dijo el coautor del estudio, Matthew Yankowitz, físico de la Universidad de Washington en Seattle, a la revista Live Science. "Sorprendentemente, podemos diseñar esta propiedad colocando nuestras tres hojas de grafeno en los ángulos de giro correctos", agregó.

"La estructura también contiene regiones donde las propiedades no se ven afectadas por la torsión de la capa. Estas áreas únicas en el material podrían explotarse para almacenamiento de datos o aplicaciones de computación cuántica", señaló otro de los coautores del estudio, Xiaodong Xu, también de la Universidad de Washington.

Luego de este descubrimiento, los investigadores planean continuar profundizando sus conocimientos sobre las propiedades del grafeno. "Esto es realmente solo el comienzo", concluyó Yankowitz.

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