La UC en Physical Review B


El nuevo portal en Internet de la prestigiosa revista “Physical Review B”, editada en Estados Unidos por la Sociedad Americana de Física (APS, American Physical Society), ha elegido como carátula de presentación durante el presente mes de agosto una figura que muestra los resultados de un reciente trabajo de los profesores de la Universidad de Cantabria Ángel Mañanes y Fernando Duque, del Departamento de Física Moderna, realizado en cooperación con otros investigadores españoles en el DIPC (Donostia International Physics Center) de San Sebastian y en la Universidad de Valladolid.

propiedades-magneticas-nanotubos
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La figura ha sido seleccionada, conjuntamente con otras diez de otros trabajos, debido a sus cualidades estéticas además de por representar resultados físicos relevantes. El trabajo al que pertenece la figura se refiere a las propiedades magnéticas de ciertos nanotubos de carbono que pueden ser útiles en nanodispositivos relacionados con la espintrónica. La figura seleccionada y la referencia al trabajo pueden verse en el portal de la revista. También aparecerá de forma permanente en una sección de la web.

Para entender el significado del trabajo de los investigadores de la UC hay que señalar que cada electrón en cualquier material además de tener una pequeña masa y su característica carga negativa, es también un pequeñísimo imán, es decir tiene lo que técnicamente se llama espín. Como cualquier imán, el imán del electrón tiene dos polos –norte y sur, o mejor alfa y beta, como les gusta denominarles a los científicos- así que se puede hablar de electrones con espín alfa (cuando su polo norte mire hacia arriba, por ejemplo) y electrones con espín beta (cuando es su polo sur el que mira hacia arriba). En un material corriente hay tantos electrones con espín alfa como con espín beta.

Sin embargo, es posible construir dispositivos que “filtren” una sola de las orientaciones de los pequeños imanes electrónicos dando como resultado unas corrientes de electrones en las que todos ellos tengan su imán orientado en la misma dirección. La construcción y el estudio de estos dispositivos es el campo de la espintrónica.

El trabajo seleccionado demuestra que ciertos nanotubos de carbono son capaces de actuar como cables que filtran una sola orientación de los imanes electrónicos y este resultado es muy importante para la construcción de nuevos dispositivos. Si la electrónica estudia el transporte de la carga de los electrones, la espintrónica se ocupa del transporte por los circuitos de los dispositivos de otra propiedad de los electrones, de su espín, es decir de los pequeños imanes orientados asociados a cada electrón.

Hay que indicar que dentro de la espintrónica puede considerarse el Premio Nobel de Física de 2008 concedido a A. Fert y P. Grünberg por su descubrimiento de la magnetoresistencia gigante en 1988, y que el uso de esa propiedad está en el origen del enorme avance en la capacidad de almacenamiento en los discos duros de los ordenadores, por ejemplo. También las nuevas memorias MRAM (magnetic random access memory) de los ordenadores y nuevos transistores son dispositivos espintrónicos.

Publicación especializada

“Physical Review B” es una publicación internacional especializada en difundir las investigaciones más relevantes sobre la estructura de los sólidos y las propiedades electrónicas de los nuevos materiales. Entre estos nuevos materiales se encuentran los nanotubos de carbono, que fueron sintetizados por primera vez en 1991 por el profesor Iijima en Japón, al que se le concedió este año 2008 el Premio Príncipe de Asturias de las Ciencias, conjuntamente con otros científicos que trabajan en el campo de la nanociencia y la nanotecnología.

Tanto la nanociencia como la nanotecnología se ocupan de construir y comprender el funcionamiento de estructuras formadas solamente por unos pocos cientos o miles de átomos. La materia, a esas pequeñas escalas presenta propiedades nuevas que además ayudan a una mayor miniaturización de los nuevos dispositivos electrónicos (procesadores de los ordenadores, sensores de una sola molécula, nuevos transistores) y de los nuevos discos duros de almacenamiento de información.

También se están investigando las posibles aplicaciones biomédicas y en nuevas técnicas de terapia de las nanoestructuras formadas por unos pocos átomos: transporte y dosificación de medicamentos en el interior del cuerpo, destrucción localizada de células tumorales, etc. (nano-biotecnología). Ciertas nanoestructuras, en particular nanotubos de carbono, pueden tener aplicación en la mejora del rendimiento de las células fotovoltaicas usadas en las placas solares (producción de electricidad a partir de la luz solar)

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