Investigadores descubren una "respuesta magnética inesperada" en contactos atómicos de oro y plata

El proceso experimental llevado a cabo con temperaturas cercanas a los -269 °C y en la presencia de campos magnéticos de hasta 20 teslas ha arrojado información clave sobre cómo pequeños restos de oxígeno pueden influir de manera determinante en el transporte electrónico a escala atómica. Según informó la Universidad de Alicante en un comunicado recogido por diversos medios, esta investigación revela efectos antes no previstos en la respuesta magnética de los contactos atómicos de oro y plata, dos metales tradicionalmente catalogados como nobles y con baja sensibilidad a los campos magnéticos.

El equipo, integrado por investigadores del Departamento de Física e Instituto Universitario de Materiales de la Universidad de Alicante y del Laboratorio de Bajas Temperaturas y Altos Campos Magnéticos de la Universidad Autónoma de Madrid, logró medir por primera vez la conductancia de contactos atómicos de oro y plata bajo condiciones extremas a campos magnéticos intensos, equivalentes a unas 400.000 veces el campo de la Tierra. De acuerdo con la información difundida por la Universidad de Alicante, en estos experimentos se observó que la conductancia en el oro presentaba una disminución aproximada del 15 por ciento tras la aplicación de los campos magnéticos, un fenómeno contrario a lo pronosticado por la literatura teórica previa.

Estos resultados contradicen los modelos teóricos existentes, que preveían que los metales nobles como el oro y la plata, al tener una estructura electrónica particular, deberían exhibir una dependencia prácticamente inexistente respecto a los campos magnéticos cuando los átomos estaban aislados. Sin embargo, las mediciones experimentales realizadas muestran una clara desviación de esos modelos, y según señaló la Universidad de Alicante, estas observaciones ofrecen una nueva perspectiva en la comprensión física de los procesos de transporte electrónico en escala atómica.

Una de las claves detrás de este comportamiento inesperado se descubrió al analizar los datos señalados por el equipo y complementarlos con cálculos teóricos. Según la institución, pequeñas moléculas residuales de oxígeno encontradas en las proximidades del contacto atómico generan una corriente polarizada en espín al exponerlas a altas intensidades magnéticas. Este flujo de corriente provoca la reducción en la conductancia observada, un mecanismo que no se había considerado antes como relevante en este tipo de sistemas y que, al ser identificado, abre vías de investigación orientadas a la manipulación de propiedades magnéticas a escala atómica sin la necesidad de emplear materiales ferromagnéticos como el hierro, el cobalto o el níquel.

Para llevar a cabo los experimentos, el grupo utilizó un microscopio de efecto túnel criogénico junto a un imán superconductor capaz de alcanzar los 20 teslas. Esta tecnología permitió la formación controlada de contactos atómicos entre una punta metálica y una muestra de oro o plata a través de sucesivas indentaciones mecánicas, manteniendo las muestras a temperaturas de 4,2 kelvin. Tal como consignó la Universidad de Alicante, en cada campo magnético aplicado se recopilaron decenas de miles de curvas de conductancia, lo que derivó en la elaboración de histogramas estadísticos que ofrecen una alta fiabilidad en los resultados.

La colaboración entre el grupo de la Universidad de Alicante, liderado por Carlos Sabater y Andrés Martínez, y el de la Universidad Autónoma de Madrid, compuesto por Hermann Suderow, Isabel Guillamón y Juan José Palacios, resultó fundamental. Según detalló Sabater en declaraciones recogidas en el comunicado, el trabajo conjunto permitió que la parte experimental y teórica se integraran de manera fluida, siendo la UA responsable de los aspectos computacionales y de modelizado necesarios para interpretar correctamente el comportamiento detectado en los experimentos.

Las aplicaciones de este descubrimiento, según ha señalado la Universidad de Alicante, pueden extenderse a la creación de sensores magnéticos de alta sensibilidad en escala nanométrica y al avance de dispositivos de espintrónica más eficientes que aquellos disponibles en la actualidad. La espintrónica, definida como una tecnología basada en el espín electrónico y su interacción con campos magnéticos, está considerada por algunos especialistas como un área central en el desarrollo de nuevas formas de almacenamiento y procesamiento de información. Carlos Sabater, experto en nanoeléctrica de la UA, subrayó la relevancia de estas líneas de investigación más allá de aplicaciones como las memorias MRAM, indicando que la espintrónica ofrece posibilidades tecnológicas mucho más amplias y que podría impulsar desarrollos avanzados debido a la alta sensibilidad del espín frente al magnetismo.

Entre las posibles repercusiones que comenta la Universidad de Alicante, el impacto de estos hallazgos podría sentirse en campos que van desde la computación cuántica hasta la detección biomédica de débiles campos magnéticos. La posibilidad de manipular la respuesta magnética de los conductores atómicos sin depender de materiales tradicionalmente ferromagnéticos amplía considerablemente el ámbito de acción de la nanoelectrónica y la espintrónica en el futuro.

La investigación, cuyos resultados han sido publicados en la revista Physical Review Research según reportó la Universidad de Alicante, marca un avance en la comprensión de las interacciones fundamentales entre materia y campos magnéticos a nivel atómico. Estos descubrimientos sientan las bases para la exploración de nuevos materiales y sistemas funcionales que, al combinar metales nobles con elementos activos magnéticamente, podrían dar lugar a dispositivos con propiedades ajustables y aplicaciones industriales y científicas diversificadas.