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El nuevo material multiferroico basado en ferrita de bismuto combina alteración química y deformación estructural para operar a temperatura ambiente, con magnetización 10 veces mayor y acoplamiento magnetoelectrico hasta 100 veces superior al de versiones anteriores.
Investigadores de la Universidad Rice desarrollaron un material multiferroico capaz de mejorar hasta 100 veces la interacción entre electricidad y magnetismo, un avance que puede contribuir a computadoras más eficientes en el consumo de energía. La nueva versión del material opera a temperatura ambiente y también alcanza una magnetización 10 veces mayor.
El avance se basa en una modificación de la ferrita de bismuto, material ya estudiado por sus propiedades eléctricas y magnéticas. El equipo combinó la adición de titanato de bario con una deformación estructural provocada durante el crecimiento del material en forma de película delgada.
Material multiferroico combina electricidad y magnetismo
El material multiferroico reúne propiedades ferroeléctricas y magnéticas en una misma estructura. Esto permite que un campo eléctrico controle el magnetismo, o que el magnetismo interfiera en el comportamiento eléctrico, fenómeno conocido como magnetoelectricidad.
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En la práctica, esta conexión puede abrir camino a memorias y procesadores que manipulan información sin depender de grandes corrientes eléctricas. La búsqueda de este tipo de solución ganó importancia ante el crecimiento del consumo energético ligado a la computación.
La informática actual funciona principalmente por el movimiento de electrones en circuitos de silicio. Este modelo fue eficaz durante décadas, pero comienza a enfrentar límites en el consumo de energía, especialmente con inteligencia artificial, centros de datos y almacenamiento en la nube.
La computación puede consumir hasta el 30% de la electricidad global
La estimación citada en el material apunta que, en menos de una década, la computación puede llegar a consumir entre el 25% y el 30% de toda la electricidad generada en el mundo. Este escenario amplía la presión por tecnologías capaces de procesar y almacenar datos con menor gasto energético.
Los materiales multiferroicos entran en este contexto al aprovechar el spin electrónico, propiedad ligada al magnetismo. Con ello, hacen posible desarrollar dispositivos electrónicos que no dependan solo del flujo tradicional de electrones para funcionar.
El obstáculo histórico estaba en la falta de un material que fuera fuertemente magnético y ferroeléctrico al mismo tiempo, además de funcionar a temperatura ambiente. La ferrita de bismuto era una de las candidatas más prometedoras, pero presentaba un magnetismo considerado débil.
El titanato de bario cambia el comportamiento del material
La innovación ocurrió con la adición de titanato de bario, un material no magnético, a la ferrita de bismuto. El resultado fue un comportamiento más magnético, efecto considerado inesperado dentro de la lógica convencional de combinación de propiedades.
La deformación estructural en películas delgadas también tuvo un papel central en el resultado. El proceso de crecimiento controlado con tensiones específicas permitió crear interacciones internas capaces de generar un comportamiento nuevo en el material multiferroico.
Este tipo de ingeniería a escala atómica está ligado a un área de materiales avanzados que busca funcionalidades híbridas. Laboratorios en Estados Unidos, Europa y Asia exploran caminos similares, mientras que las memorias magnéticas de baja energía y la computación neuromórfica intentan aprovechar principios parecidos.
Las aplicaciones apuntan a chips, memorias y dispositivos más pequeños
El material multiferroico puede aplicarse en nuevas generaciones de memorias no volátiles de bajo consumo. También puede contribuir a sistemas de computación híbrida, combinando lógica y almacenamiento en estructuras más eficientes.
Otra posibilidad implica electrónicos más pequeños, más eficientes y con menor generación de calor. Este punto es relevante en ambientes donde el espacio y la disipación térmica son factores críticos para el funcionamiento de los dispositivos.
La tecnología también puede llegar a dispositivos de internet de las cosas con autonomía energética ampliada. A medio plazo, el material multiferroico puede ayudar a que el crecimiento digital sea más compatible con los límites energéticos que enfrenta la computación.
Haz clic aquí para acceder al estudio.
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