Nobel de Física 2007
Abriendo puertas
Merecen el premio los descubridores de los Materiales de Magneto-Resistencia Gigante (MRG).
Por Ernesto Altshuler *
Fotos: Archivo
14 Marzo, 2008
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El descubrimiento ha permitido el diseño de lectores de discos duros en ordenadores, y la miniaturización de estos dispositivos. |
La segunda mitad de los años ochenta vio dos revoluciones en la Física de materiales: el descubrimiento de la Superconductividad de Alta Temperatura (SAT), en 1986, y el de los Materiales de Magneto-Resistencia Gigante (MRG), en 1988.
La primera tuvo su cenit en el premio Nobel de Física, de 1987, pero aún esperamos por una prometida revolución energética en la transmisión y almacenamiento de electricidad.
Por otra parte, la Magneto-Resistencia Gigante ha transitado por un camino diferente: sólo tras su masiva aplicación en la industria de la computación durante el último decenio ha sido reconocida con el Nobel.
El 8 de octubre de 2007 el premio fue conferido a Albert Fert y Peter Grünberg, quienes descubrieron de forma independiente el nuevo fenómeno en laboratorios de Francia y Alemania, respectivamente.
Si conectamos a una fuente de voltaje un pedazo de metal normal (por ejemplo, una hornilla eléctrica enchufada a la red de 110 volts), los electrones, cargados negativamente, se mueven dentro del metal desde el borne negativo al positivo; parte de la energía de la fuente se convierte en calor debido a que los electrones chocan con irregularidades e impurezas, o sea, sufren la resistencia eléctrica del metal.
Los electrones, además de poseer carga, poseen spin: podríamos imaginarlos de forma sencilla como minúsculos imancitos, cuyo momento magnético sólo puede apuntar hacia arriba o hacia abajo respecto al campo magnético.
Existen algunos materiales en los que los choques de los electrones con los obstáculos pueden ser modificados mediante la aplicación de un campo magnético externo, pues este puede cambiar la orientación del spin, y ello cambia la naturaleza de la interacción del electrón con las irregularidades e impurezas.
El efecto resultante es que la resistencia del material varía con el campo magnético aplicado: este fenómeno se conoce como magneto-resistencia, y fue descubierto por Lord Kelvin hace 150 años, mucho antes de que se supiera a ciencia cierta qué es un electrón.
Utilidad
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Albert Fert, de 69 años, ejerce como profesor de Física en la Universidad de París-Sud y como director científico de la Unidad Mixta de Física del Centro Nacional francés de Investigaciones Científicas (CNRS-Thales)
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Desde hace varias décadas, los científicos comprendieron que la magneto-resistencia podía ser potencialmente útil para leer la información guardada en un disco duro de computadora. Como se sabe, ésta se almacena mediante cambios en la magnetización local del disco que, a su vez, producen variaciones en el campo magnético en su superficie: para extraer la información, es necesario detectarlas.
Si utilizamos una cabeza de lectura magneto-resistiva, los cambios en el campo magnético local del disco duro producirán cambios en la resistencia de la cabeza, que pueden ser medidos electrónicamente.
En pocas palabras, la información se puede leer midiendo simplemente cambios de resistencia en la cabeza. Lamentablemente, hasta 1988 solo se conocían materiales que producían un cambio relativo de su resistencia tan pequeño como un uno por ciento de la resistencia máxima, ante la aplicación de un campo magnético útil.
Esta sensibilidad se incrementó dramáticamente gracias al descubrimiento de la Magneto-Resistencia Gigante, por Fert y Grünberg en 1988.
Desde luego, los autores tenían en sus manos herramientas para la fabricación de materiales con las que Lord Kelvin nunca hubiera soñado: la técnica de epitaxia, por ejemplo, permitía construir materiales basados en capas de un grosor de unos pocos átomos, algo que hoy se clasifica como nanociencia o nanotecnología.
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Meter Grünberg, físico alemán, también acreedor del premio |
Así, Fert y Grünberg lograron construir sistemas de capas alternadas de hierro y cromo (ambos materiales magnéticos), en cuyas fronteras -que pueden tomarse como un tipo muy especial de "irregularidad"- los electrones interactúan de forma muy diferente según sea la orientación de su spin.
Los materiales así construidos demostraron incrementos relativos en la magneto-resistencia de hasta un 50 por ciento: comparado con el uno por ciento anterior a 1988, se trataba, en efecto, de una Magneto-Resistencia Gigante.
Pronto se descubrió la vía para obtener estos materiales del modo más barato (usando la técnica de sputtering), lo cual los ha convertido en el estándar para la fabricación de discos duros de computadora desde 1997, como el que ahora mismo está guardando el texto que escribo.
Algunos consideran el descubrimiento de la Magneto-Resistencia Gigante como la primera gran puerta que ha abierto la nanociencia a la investigación científica con aplicaciones industriales inmediatas.
Pero me temo que hay otras puertas que están a punto de abrirse. Una de ellas es la de la spintrónica: una especie de mutación de la electrónica, donde los spines del electrón desempeñan un papel tan protagónico como su carga.
*Decano de la Facultad de Física de la Universidad de La Habana
Tomado de Prensa Latina
