Un pequeño pedazo de alambre de hierro es magnético al igual que una barra de hierro enorme. Cuando se trata de las propiedades del material, el tamaño por lo general no importa. Sorprendentemente, los investigadores de Austria y la India han descubierto que algunos materiales muestran un comportamiento muy inusual, cuando se estudian en forma de pequeños cristales. Esto ahora podría conducir a nuevos materiales con propiedades a medida electrónicos y magnéticos.
Tamaño y propiedades de materiales
Propiedades de los materiales, tales como la conductividad eléctrica, propiedades magnéticas o el punto de fusión no depende del tamaño de un objeto y forma."En la India, sin embargo, un experimento reciente demostró que los óxidos de manganeso especial - denominado manganitas, tienen propiedades completamente diferentes, cuando su tamaño se reduce a pequeños granos", explica Karsten celebrada.
Un equipo de científicos de la Universidad Tecnológica de Viena (Austria) y la Universidad de Calcuta (India) han investigado este fenómeno - y el nuevo efecto podría ser explicado en simulaciones por ordenador. En un cruce de grandes cristales de cristales más pequeños, la distribución de los electrones cambia, y lo mismo ocurre con su energía.Esto, a su vez, cambia las propiedades eléctricas y magnéticas de los cristales. "El fenómeno del entrelazamiento cuántico juega un papel muy importante aquí", dice el profesor Karsten Held. "No podemos pensar de los electrones como partículas clásicas, que se mueven independientemente uno del otro, en los caminos bien separados. Los electrones sólo pueden describirse colectivamente". Al cambiar su tamaño, las propiedades de los cristales de manganita, ahora se puede aprovechar. Los cristales más grandes son aislantes, y no son magnéticos. Pequeños trozos de cristal por el contrario resultan ser ferromagnéticos metálico.
Importante para aplicaciones industriales
Las transiciones de fase, en la cual el material importante cambiar las propiedades, juegan un papel importante en las aplicaciones tecnológicas: "Cuando se leen los datos de un disco duro con una cabeza de lectura, una transición entre un conductor y un estado no conductor se utiliza," Cartera de Karsten explica. Efectos similares se pueden ver en los cristales de manganita: "Sabíamos que las propiedades magnéticas de manganitas depende de la temperatura y el campo magnético", dice Tanusri Saha-Dasgupta, un científico de materiales en la Universidad de Calcuta. "Pero ahora sabemos que estas transiciones también se puede controlar mediante la alteración del tamaño de los cristales". Al cambiar el tamaño de grano de los cristales, los científicos pueden influir en la temperatura crítica y la intensidad del campo magnético, en la que la transición de fase se lleva a cabo.Para las aplicaciones tecnológicas, lo que abre nuevas e interesantes posibilidades.
Esfuerzo computacional enorme
Los cristales de manganita estudiados por el equipo de investigación de Austria y la India son sólo algunos desde tres hasta quince mil millonésimas de un metro de ancho -, pero aún se componen de cientos o miles de átomos. Simulando su comportamiento en un equipo es por lo tanto, sigue siendo un gran desafío. "Las ecuaciones de la mecánica cuántica se trata aquí sólo se pueden solucionar con clusters de ordenadores muy potentes", dice el estudiante de doctorado Angelo Valli. "Afortunadamente, el VSC grupo de computadoras en la Universidad Tecnológica de Viena nos ofrece poder de computación extraordinario."
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