Científicos han transformado eléctricamente el sulfuro de hierro de material no magnético abundante y de bajo costo, también conocido como "oro de los tontos" o pirita, en un material magnético.
Esta es la primera vez que los científicos transforman eléctricamente un material completamente no magnético en uno magnético, y podría ser el primer paso para crear nuevos materiales magnéticos valiosos para dispositivos de memoria de computadora con mayor eficiencia energética.
La investigación sobre la pirita, conocida como 'oro de los tontos' por su aspecto parecido al del oro, ha sido realizada en la Universidad de Minnesota y se publica en Science Advances.
"La mayoría de las personas con conocimientos en magnetismo probablemente dirían que era imposible transformar eléctricamente un material no magnético en uno magnético. Sin embargo, cuando miramos un poco más profundo, vimos una ruta potencial y lo hicimos realidad", dijo Chris Leighton. investigador principal del estudio y profesor en el Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de la Universidad de Minnesota.
Leighton y sus colegas han estado estudiando el sulfuro de hierro u "oro de los tontos" durante más de una década para su posible uso en células solares. El azufre en particular es un subproducto muy abundante y de bajo costo de la producción de petróleo. Desafortunadamente, los científicos e ingenieros no han encontrado una manera de hacer que el material sea lo suficientemente eficiente como para realizar células solares de bajo costo y abundantes en la tierra.
"Realmente volvimos al material de sulfuro de hierro para tratar de descubrir los obstáculos fundamentales para las células solares baratas y no tóxicas", dijo Leighton. "Mientras tanto, mi grupo también estaba trabajando en el campo emergente de la magnetoiónica, donde tratamos de usar voltajes eléctricos para controlar las propiedades magnéticas de los materiales para aplicaciones potenciales en dispositivos de almacenamiento de datos magnéticos. En algún momento nos dimos cuenta de que deberíamos combinar estas dos direcciones de investigación, y valió la pena ".
Leighton dijo que su objetivo era manipular las propiedades magnéticas de los materiales con un voltaje solo, con muy poca corriente eléctrica, lo cual es importante para hacer que los dispositivos magnéticos sean más eficientes energéticamente. El progreso hasta la fecha había incluido activar y desactivar el ferromagnetismo, la forma de magnetismo más importante tecnológicamente, en otros tipos de materiales magnéticos. Sin embargo, el sulfuro de hierro ofrecía la posibilidad de inducir eléctricamente el ferromagnetismo en un material completamente no magnético.
En el estudio, los investigadores utilizaron una técnica llamada activación de electrolitos. Tomaron el material de sulfuro de hierro no magnético y lo pusieron en un dispositivo en contacto con una solución iónica o electrolito, comparable a Gatorade. Luego aplicaron tan solo 1 voltio (menos voltaje que una batería doméstica), movieron moléculas cargadas positivamente a la interfaz entre el electrolito y el sulfuro de hierro, e indujeron el magnetismo. Es importante destacar que pudieron apagar el voltaje y devolver el material a su estado no magnético, lo que significa que pueden activar y desactivar el magnetismo de forma reversible.
"Nos sorprendió bastante que funcionara", dijo Leighton. "Al aplicar el voltaje, esencialmente vertimos electrones en el material. Resulta que si obtienes concentraciones lo suficientemente altas de electrones, el material quiere volverse ferromagnético espontáneamente, lo que pudimos entender con teoría. Esto tiene mucho potencial". Habiéndolo hecho con sulfuro de hierro, creemos que también podemos hacerlo con otros materiales ".
