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Noviembre 03, 2005

Nuevo material para demostrar un estado exótico de la materia

Escrito en: Física

Un nuevo material que puede probar la existencia del muy raro estado magnético “líquido” a temperaturas sumamente bajas, ha sido descubierto por un equipo de investigadores japoneses y estadounidenses.

Fluido magnético
El material, sulfuro de galio-níquel (NiGa2S4), fue sintetizado por un equipo de científicos en la Universidad de Kyoto. Sus propiedades han sido estudiadas tanto por el equipo japonés como por investigadores de la Universidad Johns Hopkins y la Universidad de Maryland en el NIST (National Institute of Standards and Technology).

Los científicos estudiaron las muestras policristalinas usando tanto rayos X como neutrones, con objeto de comprender su estructura y propiedades. Los experimentos con neutrones se llevaron a cabo en el Centro para la Investigación de Neutrones del NIST.


El equipo encontró que la disposición triangular de los átomos del material parece impedir la alineación de los espines magnéticos, la característica de los electrones que produce el magnetismo. Un estado magnético “líquido” ocurre cuando los espines magnéticos fluctúan de forma desordenada, en una distribución semejante a un fluido, que no produce una fuerza magnética global. El estado se propuso como teóricamente posible por primera vez hace unos 30 años. Un estado magnético líquido puede ser relacionado con la manera similarmente fluida con que los electrones circulan sin resistencia en los materiales superconductores.

Collin Broholm, profesor del Departamento de Física y Astronomía en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, matiza que, si bien el trabajo actual muestra que en un determinado momento el material aparece como un líquido magnético, está por ver si experimenta fluctuaciones a lo largo del tiempo, como en un líquido.

Cada electrón puede imaginarse como una diminuta barra de imán. La dirección de su polo “norte” es su espín. Una disposición ordenada de los espines generalmente emplea menos energía, pero la especial estructura cristalina triangular del material impide que eso ocurra.

El equipo llevó a cabo sus experimentos con neutrones, utilizando un instrumento especial, único en su tipo en los EE.UU. El instrumento envía ráfagas de neutrones de la misma longitud de onda a través de una muestra. Entonces, más de 900 detectores colocados en un gran semicírculo determinan con exactitud dónde y cuándo emergen los neutrones, proporcionando la información clave para trazar un mapa de los espines de los electrones. El rango de energías y la resolución que los científicos pueden lograr con este instrumento es ideal para estudiar los sistemas magnéticos.

La longitud de onda de los neutrones ralentizados (fríos) disponible en las instalaciones del NIST (menor de 1 nanómetro) también les permite a los investigadores estudiar las propiedades magnéticas a escala nanométrica, demasiado pequeña para ser medida por otros métodos.

Fuente: NIST
Traducción: Noticias21


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