Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar nuestros servicios y facilitarte el uso de la web mediante el análisis de tus preferencias de navegación. También compartimos la información sobre el tráfico por nuestra web a los medios sociales y de publicidad con los que colaboramos. Si continúas navegando, consideramos que aceptas nuestra Política de cookies .

1 de Abril de 2009
Materiales

Líquidos y hielos de espín

En ciertas redes cristalinas, las energías de interacción entre imanes atómicos o moleculares no pueden ser todas mínimas a la vez. Esta "frustración" origina propiedades insólitas, que los físicos tratan de comprobar en materiales reales.

DIDIER FLORENTZ

En síntesis

Se han descubierto nuevos sistemas magnéticos en los que se produce una "frustración" de interacciones entre los constituyentes. Por su analogía geométrica con los fl uidos y la red cristalina del hielo de agua, estos sistemas se denominan "líquidos" y "hielos de espín".

Las propiedades originales de los sistemas frustrados obligan a los físicos teóricos a reformular ciertas nociones termodinámicas fundamentales. Los experimentalistas han hallado frustración de espines en numerosos compuestos de tierras raras.

El interés de este fenómeno no se ciñe al magnetismo. Los materiales frustrados exhiben propiedades magnetotérmicas que podrían desembocar en aplicaciones prácticas en el campo de la refrigeración magnética.

Aunque la humanidad viene observando fenómenos magnéticos desde hace milenios, durante largo tiempo la comprensión y las aplicaciones del magnetismo no pasaron de rudimentarias. La riqueza de estos fenómenos no fue apreciada hasta los siglos xix y xx, merced al descubrimiento, estudio y explotación de materiales y comportamientos magnéticos diversos, desarrollos parejos con los progresos logrados en la síntesis de nuevos materiales.

Para comprender el magnetismo de la materia, los físicos han ideado en el decurso de los últimos decenios conceptos y técnicas aplicables a numerosas cuestiones de carácter más universal; entre ellas, el estudio de los cambios de estado de la materia y el estudio de sistemas de N cuerpos en interacción.

La exploración del magnetismo se ha revelado fructífera en numerosos aspectos. Pero no está completa. Se han descubierto en fecha reciente nuevos sistemas magnéticos en los que interviene una "frustración" de interacciones entre los elementos magnéticos (microscópicos) constituyentes. Denominados "líquidos" y "hielos de espín" por razones que se expondrán más adelante, estos sistemas exhiben propiedades originales, que obligan a los físicos teóricos a formular con mayor precisión ciertas nociones fundamentales, como el tercer principio de la termodinámica. Los experimentalistas, por su parte, se esfuerzan en poner de manifiesto, en materiales reales, tales propiedades. Y como la noción de frustración se presenta en otras situaciones (en apilamientos de átomos o en los cristales líquidos) su interés no se ciñe al magnetismo.

Para ahondar en los líquidos y hielos de espín, comencemos por recordar los fundamentos microscópicos del magnetismo. Ello nos permitirá explicar en qué consiste la frustración. Veremos que, en función de la geometría de la red de elementos magnéticos de un material, la frustración lleva a propiedades magnéticas originales. Daremos algunos ejemplos de materiales en los que podrían intervenir dichas propiedades.

 

Artículos relacionados

Puedes obtener el artículo en...

¿Tienes acceso?

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.