Magnetización inducida por láser: un enfoque revolucionario en la ciencia de materiales

por Amir Hussein
5 comentarios
laser-induced magnetization

Un potente pulso láser, cuando se dirige a una aleación de hierro, derrite momentáneamente el área objetivo, creando una pequeña zona magnética. Este hallazgo se atribuye a HZDR / Sander Münster.

Un estudio colaborativo ha descubierto que pulsos láser breves e intensos pueden inducir magnetización en aleaciones de hierro. Este avance tiene implicaciones importantes para la tecnología de sensores magnéticos, el almacenamiento de datos y el campo de la espintrónica.

Tradicionalmente, magnetizar un clavo de hierro implica frotarlo con una barra magnética. Sin embargo, investigadores del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), en colaboración con el Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM), han desarrollado un método poco convencional: utilizar pulsos láser ultracortos sobre determinadas aleaciones de hierro para inducir la magnetización. Su investigación se extiende a diferentes clases de materiales, ampliando potencialmente el alcance de las aplicaciones. Estos hallazgos se publican en la revista Advanced Functional Materials.

Innovaciones en técnicas de magnetización

Este sorprendente descubrimiento se remonta a 2018. El equipo de HZDR descubrió que cuando una capa de aleación de hierro y aluminio se exponía a pulsos láser ultracortos, el material no magnético se transformaba en magnético. Los pulsos del láser reorganizan la estructura atómica, haciendo que los átomos de hierro se agrupen más y formen un imán. Luego, los investigadores podrían revertir la magnetización con pulsos láser más débiles, lo que les permitiría crear y borrar pequeñas áreas magnéticas en una superficie.

El experimento inicial planteó varias preguntas. El Dr. Rantej Bali de HZDR intentó determinar si este efecto era exclusivo de la aleación de hierro y aluminio o aplicable a otros materiales. En colaboración con el Dr. Theo Pflug del LHM y colegas de la Universidad de Zaragoza, ampliaron su investigación.

Estudiar la magnetización con pulsos láser

Su atención se centró en una aleación de hierro y vanadio que, a diferencia de la aleación estructurada de hierro y aluminio, tiene una disposición atómica más desordenada y amorfa. Utilizaron el método de bomba-sonda para monitorear los efectos de la irradiación láser.

"Magnetamos la aleación con un potente pulso láser y al mismo tiempo reflejamos un pulso más débil en la superficie del material", explica Theo Pflug. El análisis del pulso reflejado ayuda a determinar los atributos físicos del material. Este proceso se repite, extendiendo el intervalo entre los pulsos inicial y posterior, creando un conjunto de datos de reflexión secuencial que ilustra los procesos activados por láser.

Fusión rápida y formación magnética

La investigación reveló que la aleación de hierro y vanadio, a pesar de su diferente estructura atómica, podría magnetizarse mediante exposición al láser. “En ambas aleaciones, el pulso láser funde brevemente el material en el punto de irradiación, borrando la estructura anterior y formando una pequeña zona magnética”, aclara Rantej Bali.

Esto indica que tales fenómenos magnéticos pueden ocurrir en diversas estructuras atómicas.

El equipo también está analizando el momento de estos procesos. "Ahora entendemos el calendario de estos acontecimientos", añade Theo Pflug. Inicialmente, el pulso láser energiza los electrones que, en picosegundos, transfieren energía a los núcleos atómicos. Esta transferencia de energía conduce a la formación de una estructura magnética, que luego se estabiliza mediante un enfriamiento rápido. Los experimentos futuros se centrarán en observar el reordenamiento atómico durante la magnetización utilizando rayos X intensos.

Aplicaciones potenciales a la vista

Aunque todavía se encuentra en etapas de desarrollo, esta investigación sugiere aplicaciones potenciales. Por ejemplo, el uso de láseres para colocar pequeños imanes en la superficie de un chip podría beneficiar la fabricación de sensores magnéticos en vehículos y el almacenamiento de datos magnéticos.

Este fenómeno también podría desempeñar un papel en la espintrónica, donde las señales magnéticas podrían reemplazar a los electrones en los transistores para la computación digital, allanando el camino para la futura tecnología informática.

Referencia: “Reordenamiento de red química y posicional inducido por láser que genera ferromagnetismo” por Theo Pflug, Javier Pablo-Navarro, Md. Shabad Anwar, Markus Olbrich, César Magén, Manuel Ricardo Ibarra, Kay Potzger, Jürgen Faßbender, Jürgen Lindner, Alexander Horn y Rantej Bali, 21 de noviembre de 2023, Materiales funcionales avanzados.
DOI: 10.1002/adfm.202311951

Preguntas frecuentes (FAQ) sobre la magnetización inducida por láser

¿Cuál es el principal descubrimiento en la magnetización inducida por láser?

Un estudio ha descubierto que los pulsos láser ultracortos pueden magnetizar aleaciones de hierro, lo que tiene importantes implicaciones para la tecnología de sensores magnéticos, el almacenamiento de datos y la espintrónica.

¿Cómo funciona la magnetización inducida por láser?

La magnetización inducida por láser implica el uso de un fuerte pulso láser para fundir momentáneamente una aleación de hierro en el punto irradiado, lo que hace que los átomos se reorganicen y formen una pequeña área magnética.

¿Cuáles son las posibles aplicaciones de este descubrimiento?

Esta técnica podría utilizarse para crear sensores magnéticos sensibles para vehículos, en almacenamiento de datos magnéticos y en espintrónica para procesos informáticos digitales.

¿Quién realizó esta investigación sobre la magnetización inducida por láser?

La investigación fue realizada por un equipo del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) y el Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM).

¿Qué materiales se ven afectados por este proceso de magnetización inducido por láser?

Inicialmente, el proceso se observó en una aleación de hierro y aluminio, pero investigaciones posteriores demostraron que también se aplica a aleaciones de hierro y vanadio con diferentes estructuras atómicas.

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5 comentarios

emily r. diciembre 19, 2023 - 6:56 pm

Leí sobre esto en otro artículo, dijeron que podría cambiar las reglas del juego para el almacenamiento de datos, pero no estoy totalmente seguro de cómo funciona.

Responder
John Smith diciembre 19, 2023 - 10:34 pm

Vaya, esto es realmente extraordinario, ¿eh? ¿El hierro se magnetiza con solo pulsos de láser? La ciencia está loca estos días.

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amantedelláser diciembre 20, 2023 - 3:25 am

Me encanta cómo se usan los láseres para todo hoy en día, desde la medicina hasta la fabricación de imanes. ¡Simplemente impresionante!

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Mike magnético diciembre 20, 2023 - 8:33 am

Investigación interesante, pero ¿qué pasa con el costo de dicha tecnología? Parece que sería costoso implementarla a gran escala.

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TechGuru99 diciembre 20, 2023 - 9:52 am

Entonces, si hago esto bien, ¿el láser reorganiza los átomos para crear imanes? Eso es genial pero también suena complejo.

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