Dirigido por investigadores de la Universidad de Minnesota, un nuevo descubrimiento experimental, demuestra que el elemento químico rutenio (Ru) es el cuarto elemento que tiene propiedades magnéticas únicas a temperatura ambiente.
Este nuevo descubrimiento podría ser usado para mejorar los sensores, los dispositivos en la memoria del ordenador y la industria de la lógica, u otros dispositivos que utilizan materiales magnéticos.
La utilización del ferromagnetismo, o el mecanismo básico por el cual ciertos materiales (como el hierro) forman imanes permanentes o son atraídos por los imanes, se remonta a la antigüedad, cuando la piedra de lodestone se utilizaba para la navegación.
Desde esa época, sólo tres elementos de la tabla periódica han sido encontrados ferromagnéticos a temperatura ambiente: hierro (Fe), cobalto (Co) y níquel (Ni).
El elemento de la tierra gadolinio (Gd) casi falla por sólo 8 grados centígrados.
Los materiales magnéticos son de gran importancia en la industria y la tecnología moderna y se han utilizado para estudios fundamentales y en muchas aplicaciones cotidianas como sensores, motores eléctricos, generadores, medios de disco duro y, en memorias espintrónicas.
Como el crecimiento de la película delgada ha mejorado en las últimas décadas, también lo ha hecho la capacidad de controlar la estructura de los enrejados cristalinos, o incluso de forzar estructuras que son imposibles en la naturaleza.
Este nuevo estudio ha demostrado que el Ru puede ser el cuarto material ferromagnético de un solo elemento mediante el uso de películas ultrafinas para forzar la fase ferromagnética.
Los detalles de este trabajo han sido publicados en el último número de Nature Communications.
El autor principal del trabajo es Patrick Quarterman, graduado de doctorado de la Universidad de Minnesota, quien es miembro postdoctoral del Consejo Nacional de Investigación (NRC) en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST).
"El magnetismo siempre es asombroso. Vuelve a demostrarlo. Estamos emocionados y agradecidos de ser el primer grupo en demostrar experimentalmente y añadir el cuarto elemento ferromagnético a temperatura ambiente a la tabla periódica", dijeron Robert F. Hartmann, profesor de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Minnesota y Jian-Ping Wang, el autor correspondiente del artículo y asesor de Quarterman.
"Este es un problema emocionante pero difícil. Nos tomó cerca de dos años encontrar la manera correcta de cultivar este material y validarlo. Este trabajo impulsará a la comunidad de investigación magnética a investigar aspectos fundamentales del magnetismo para muchos elementos bien conocidos", agregó Wang.
"La capacidad de manipular y caracterizar la materia a escala atómica es la piedra angular de la tecnología moderna de la información", dijo el coautor del estudio Paul Voyles, profesor de Beckwith-Bascom y presidente del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Wisconsin-Madison. "Nuestra colaboración con el grupo del profesor Wang de la Universidad de Minnesota muestra que estas herramientas pueden encontrar cosas nuevas incluso en los sistemas más simples, consistentes en un solo elemento."
Los investigadores dijeron que este estudio abre la puerta a estudios fundamentales de este nuevo Ru ferromagnético.
Desde el punto de vista de la aplicación, el Ru es interesante porque es resistente a la oxidación, y otras predicciones teóricas afirman que tiene una alta estabilidad térmica, un requisito vital para escalar memorias magnéticas.
El examen de esta alta estabilidad térmica es el foco de la investigación en curso en la Universidad de Minnesota.