Nuevas nanoestructuras magnéticas gracias a la impresión 3D

Un equipo internacional liderado por Amalio Fernández-Pacheco, investigador del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, INMA, instituto mixto del CSIC y la Universidad de Zaragoza, ha obtenido por primera vez nanoestructuras 3D magnéticas con estados topológicos complejos. Estos materiales abren el camino a nuevas aplicaciones en computación cuántica, en microscopía a la nanoescala y en la creación de materiales inteligentes avanzados. Los resultados obtenidos han sido publicados en la prestigiosa revista Nature Nanotechnology.

El uso de técnicas de impresión 3D para el desarrollo de prototipos ha constituido un gran avance en ciencia e ingeniería debido su versatilidad y a su capacidad para fabricar piezas y geometrías imposibles de crear mediante otros métodos de fabricación.

 

En este trabajo, el empleo de técnicas avanzadas de nanoimpresión 3D basadas en microscopios electrónicos ha permitido crear una estructura de doble hélice magnética de unas pocas decenas de nanómetros de tamaño (1 metro contiene 1.000 millones de nanómetros). Posteriormente, dicha estructura ha sido investigada mediante nano-tomografía de Rayos X en un sincrotrón, una gran infraestructura científica que permite hacer imágenes de materiales con resolución nanométrica. Tal y como nos comenta Amalio Fernández-Pacheco: “gracias a las imágenes obtenidas en 3D del estado magnético de la estructura hemos podido observar que su geometría (muy semejante a la doble hélice del ADN) da lugar a estados magnéticos que nos permiten controlar a voluntad el campo magnético que se forman en el espacio formado entre las hebras de la doble hélice”.

 

El trabajo, en el que ha tenido un rol clave Aurelio Hierro-Rodríguez, miembro del departamento de Física de la Universidad de Oviedo, es una contribución muy importante enel campo del Nanomagnetismo 3D, con gran interés para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento magnético y procesamiento de información, que rompen con el paradigma actual basado en arquitecturas 2D. Tal y como nos indica Aurelio Hierro “El salto cualitativo de dos a tres dimensiones espaciales tiene efectos no sólo en la densidad de información que puede ser almacenada (entra más información en un libro gordo con muchas páginas (3D) que en una sola hoja de papel (2D)), sino que la propia física y fenomenología de los sistemas magnéticos cambia abriendo un abanico de nuevas posibilidades a ser exploradas y explotadas”.

 

En concreto, los resultados del trabajo, que se ha conseguido configurar el campo magnético local en la nanoescala, ha permitido la creación de texturas con implicaciones en técnicas de imagen, sistemas de confinamiento magnético y en el desarrollo de nuevos materiales funcionales.

 

El trabajo ha sido desarrollado a través de una colaboración internacional entre investigadores del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, INMA, de las Universidades de Cambridge y Glasgow (Reino Unido), de la Universidad de Oviedo, de La Universidad de Viena (Austria), el Instituto Max Plank en Dresde (Alemania) y el Instituto Swiss Light Source (Suiza).

 

El proyecto ha recibido financiación del Consejo Europeo de Investigación (ERC) bajo el Programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea (acuerdo de subvención Nº 101001290).