Desde un punto de vista superficial, podríamos imaginar que un mundo bidimensional solo es posible en las caricaturas. Sin embargo, a nivel subatómico, existen algunos compuestos que lo consiguen dentro de nuestra propia realidad. Tal es el caso de elementos como el grafeno o el FeFS3 (grafeno magnético) que desafían las “reglas” del mundo que conocemos y nos sorprenden con sus particulares cualidades.

Con esto en mente, se realizó una investigación que tuvo como punto principal el comprender en más profundidad el comportamiento y las fases por las que pasa uno de estos compuestos: el grafeno magnético. Los resultados del estudio se publicaron en Physical Review X, y llegaron al mundo con una nueva revelación que podría cambiar la forma en la que interactuamos con este material.

Primero, ¿qué es el grafeno?

Antes de comenzar a hablar del grafeno magnético, es importante tener claro lo que es también el grafeno. Por un lado, el grafeno es tridimensional a simple vista y nuestras interacciones con él lo tratan como tal. Sin embargo, viendo la imagen en mucho más detalle, se puede considerar que es una estructura atómica “bidimensional” ya que solo tiene un átomo de grosor.

Esta composición casi infinitamente delgada ya dota al material con variadas cualidades como la capacidad de actuar como aislante o como superconductor. Asimismo, puede colaborar en la impermeabilización de otros materiales.

De entre todas sus funciones, sin embargo, una que se destaca es su comportamiento magnético, que solo nace de la mezcla de varias capas “bidimensionales” de grafeno. Con estas, se completa una estructura capaz de generar un tipo de magnetismo único.

El caso del FePS3: el “grafeno magnético”

Al igual que el grafeno, el trisulfuro de hierro y fósforo (FePS3) se considera otro de los particulares elementos bidimensionales a nivel subatómico. Al igual que el anterior, cuando se une con más de los suyos y forma capas, el material empieza a destellar sus propias formas de magnetismo. Sin embargo, no actúa igual que el grafeno no ofrece exactamente las mismas cualidades.

Por este motivo, la clasificación de “grafeno magnético” solo se da debido a la similitud estructural inicial de ambos compuestos –a pesar de que en el resto de los aspectos no estén verdaderamente relacionados–. Ahora, en un principio solo se lo consideraba capaz de ser un material aislante. Sin embargo, la reciente investigación antes mencionada ha demostrado que el elemento aún tiene secretos que revelarnos.

Sobre el nuevo y misterioso magnetismo

De estudios anteriores realizados por el mismo equipo de investigadores, se detectó primero que la fase magnética del grafeno magnético se terminaba apenas iniciaba su etapa metálica. No obstante, después de diseñar sus propios equipos de medición –a falta de la existencia de alguno oficial–, los investigadores de la universidad de Cambridge notaron que el magnetismo se mantenía incluso en las últimas fases del FeFS3.

Debido a esto, han notado que existe la posibilidad de trabajar el material para convertirlo en un elemento superconductor. Por lo que, gracias a la investigación, el grafeno magnético acaba de ganar nuevas cualidades útiles para el mundo. Esto además de abrir un campo de investigación prácticamente inexplorado hasta ahora por la ciencia.

“Incógnitas desconocidas”

A pesar de que los científicos ya han logrado identificar el nuevo comportamiento del grafeno magnético, aún están muy lejos de entenderlo. Algunas ideas apuntan a que su particularidad magnética tiene que ver con los electrones y la presión a la que se somete el FePS3.

No obstante, a pesar del desconocimiento sobre los procesos cuánticos que se dan en el material, los científicos han logrado identificar los resultados. Como consecuencia, existe la posibilidad de manipular aún más el compuesto, de forma que dé origen a elementos súperconductores potenciados por su recién descubierto magnetismo.

Referencia:

Emergent Magnetic Phases in Pressure-Tuned van der Waals Antiferromagnet FePS3 (2021): https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011024

Pressure-Induced Electronic and Structural Phase Evolution in the van der Waals Compound FePS3 (2018): https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.266801

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