Los científicos han descubierto una nueva técnica pionera para transformar el calor ambiental en movimiento en dispositivos a nanoescala, lo que podría revolucionar las futuras generaciones de almacenamiento de datos y sensores.
El nuevo estudio innovador realizado por un equipo de investigadores internacionales, incluido el profesor Gino Hrkac de la Universidad de Exeter, creó un sistema magnético capaz de extraer energía térmica utilizando un tipo específico de engranaje, conocido como trinquete.
Este trinquete térmico está hecho de un material conocido como "hielo artificial giratorio" que consta de una serie de pequeños nanoimanes, hechos de la aleación de níquel-hierro Permalloy y que son 200 veces más pequeños que el diámetro de un cabello humano.
La técnica también es capaz de convertir la energía magnética en la rotación dirigida de la magnetización. Después de magnetizar su muestra, los investigadores observaron que la magnetización giraba solo en una de las dos direcciones posibles, sin una razón obvia por la cual se debería preferir una forma sobreel otro.
El estudio se publica en la revista científica líder Materiales de la naturaleza .
Sebastian Gliga, autor principal del estudio y becario de investigación Marie Curie de la Universidad de Glasgow, recuerda: "El sistema que hemos estudiado es un hielo artificial en espiral, una clase de materiales magnéticos geométricamente frustrados. Nos sorprendió ver quela geometría de las interacciones se puede adaptar para lograr un material activo que actúe como un trinquete ".
El profesor Gino Hrkac, segundo autor del informe, de la Universidad de Exeter y miembro de la Royal Society Research, "Intentamos entender durante bastante tiempo cómo funcionaba el sistema antes de darnos cuenta de que los bordes creaban un potencial energético asimétrico". Esta asimetríase refleja en la distribución del campo magnético en los límites de la matriz de nanomagnéticos y hace que la magnetización gire en una dirección preferida.
Para visualizar la evolución del estado magnético del sistema, los científicos utilizaron rayos X y el llamado efecto dicroico magnético. Las mediciones se llevaron a cabo en la fuente de luz sincrotrón SLS en el Instituto Paul Scherrer en Suiza y en elFuente de luz avanzada, Lawrence Berkeley National Laboratory en los Estados Unidos.
Según la profesora Laura Heyderman del ETH Zurich y el Instituto Paul Scherrer: "El hielo artificial en rotación se ha utilizado principalmente para responder preguntas científicas, por ejemplo, sobre la física de la frustración. Esta es una buena demostración de cómo el hielo artificial en rotación puede ser unmaterial funcional y proporciona un paso hacia las aplicaciones. "
Estos hallazgos establecen una ruta inesperada para transformar la energía magnética en el movimiento dirigido de magnetización.
El efecto que ahora se encuentra en las estructuras magnéticas bidimensionales viene con la promesa de que será de uso práctico en dispositivos a nanoescala, como nanomotores, actuadores o sensores magnéticos.
De hecho, debido a que el momento angular se conserva y el giro es un tipo de momento angular, el cambio en el momento magnético del sistema puede, en principio, inducir una rotación física del sistema a través del efecto Einstein-de Haas. También puedeencuentre aplicaciones en la memoria magnética donde los bits podrían almacenarse mediante calentamiento local con pulsos láser.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Exeter . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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