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Distinguen a estudiante de Querétaro por investigación en espintrónica


Por Israel Pérez Valencia

Santiago de Querétaro, Querétaro 13 de diciembre de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- La estudiante de Ingeniería Física de la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ), María Guadalupe Morales Trejo, obtuvo el primer lugar nacional en el área Física, Matemáticas y Ciencias de la Tierra del 4o Congreso Interinstitucional de Jóvenes Investigadores (CIJI) 2017, que se llevó a cabo en la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, por su trabajo titulado “Magnetismo en aleaciones tipo Heusler con base manganeso Mn2YZ. Aplicación a espintrónica”.

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Al respecto, María Guadalupe Morales Trejo aseguró que el desarrollo de esta investigación surgió en las estancias académicas de verano de la carrera de Ingeniería Física, que tienen el objetivo de que los estudiantes se involucren en proyectos que puedan desarrollar con el apoyo de investigadores destacados y profesores de esta licenciatura, para la generación de nuevas líneas de estudio.

“Los estudiantes nos enfocamos a diferentes aleaciones tipo Heusler para introducirnos en los que es la espintrónica. Los temas fueron planteados por nuestro docente y asesor, el doctor José Alonso López Miranda, con la intención de que pudiéramos adentrarnos en esta nueva área. En la electrónica convencional lo que se hace es introducir un campo eléctrico-magnético para la movilidad de los electrones en un circuito, mientras que en la espintrónica se utiliza solo una propiedad que ya tiene el electrón, que es el espín, por lo que ya no es necesario agregar más energía para su movilidad”.

Morales Trejo, detalló que en esta investigación, que también obtuvo el tercer lugar en el 5o Encuentro de Jóvenes Investigadores del Estado de Querétaro, en la categoría de Ingeniería y Tecnología, se analizaron aleaciones tipo Heusler, con propiedades ferromagnéticas que orientan los espines, o momentos magnéticos intrínsecos de los electrones, en paralelo con el campo magnético, como un imán.

Estudiante-Guadalupe-Morales-UAQ.jpgEstudiante Guadalupe Morales.“Tienen la característica de que al quitar el momento magnético los espines se quedan paralelos y polarizados en ese orden. Las aleaciones con las que yo trabajé fueron manganeso II cobalto galio (Mn2CoGa) y manganeso II niquel aluminio (Mn2NiAl). Pude concluir que estas aleaciones son semimetálicas, es decir, que con un pequeño impulso se puede manipular el espín y pasar de la banda de conducción a la banda de valencia. A su vez, identificamos que la aleación Mn2CoGa es de tipo ferromagnética, mientras que la segunda fue antiferromagnética, es decir, que una línea de los espines se queda orientada paralela al campo magnético y la otra en opuesto”.

La estudiante de Ingeniería Física subrayó que la espitrónica fue concebida por el físico Richard Feynman –que fue Premio Nobel de Física en 1965– quien aseguraba que los dispositivos podrían ser muy pequeños y almacenar una gran cantidad de datos.

“Actualmente eso se está logrando un ejemplo claro es el Blu-Ray, que es un disco más compacto que el CD y almacena una gran cantidad de información. Se pretende que en un futuro la espintrónica pueda remplazar los dispositivos de la electrónica, ya que esta última trabaja con un sistema binario, mientras que la espintrónica se caracteriza por tener dos estados cuánticos, espín arriba o espín abajo, con lo que se puede manipular información. La siguiente etapa de esta investigación va a ser la continuación en el uso de estas aleaciones agregando efectos externos, como la temperatura o presión para observar su comportamiento”.

En ese sentido, el docente asesor de la Ingeniería Física de la UAQ, José Alonso López Miranda, indicó que a nivel mundial ya se están sintetizando estos materiales, que están revolucionando la tecnología.

“La espintrónica se introduce en el año 2000, pero ya se tenía conocimiento de ella a partir del nacimiento del disco duro, en la década de los ochenta, y el efecto de magnetoresistencia. Con estas opciones tecnológicas se pretende reducir costos energéticos y el tamaño de los dispositivos; esto se está haciendo realidad a través de la física computacional, que es conocimiento de frontera y que dará pauta también a que estas nuevas tecnologías no dañen el medio ambiente”.

Nuevas líneas de investigación en aleaciones Heusler

Como parte del trabajo en las estancias de verano de la carrera de Ingeniería Física de la UAQ se desarrollan otras líneas de investigación, como la aplicación de las aleaciones Heusler en dispositivos de magnetoresistencia gigante, desarrollada por la estudiante Diana Laura Dillanes Mora.

Estructura FCC ( face-centered cubic) de la aleación Heusler completa Co2MnSi.pngHaciendo pequeños cambios en el campo magnético que se aplique en un material se producen grandes cambios en sus resistencia eléctrica. Esto es aplicable principalmente en discos duros o microprocesadores. Todos estos estudios son a nivel cuántico o nanoescala. Con esta investigación obtuve el primer lugar en el 5o Encuentro de Jóvenes Investigadores del Estado de Querétaro en la categoría de Ingeniería y Tecnología, modalidad cartel”.

Al respecto, el docente de la Ingeniería Física de la UAQ, José Alonso López Miranda, detalló que las aplicaciones de estos materiales tipo Heusler van desde la espintrónica así como la combinación de electrónica más espines y materiales potenciales para el diseño de aislantes topológicos.

“En su interior estos materiales son aislantes, pero en su superficie los electrones pueden moverse, por lo que también se utilizan para desarrollar materiales termoeléctricos que son de gran importancia para actuadores, refrigeradores y celdas solares que no dañen el medio ambiente”.

Por ello, el equipo de investigación que lo integran tres estudiantes de quinto semestre de Ingeniería Física y dos de Ingeniería en Nanotecnología, se dedica a estudiar las propiedades de estos materiales mediante la física computacional, particularmente, la simulación de materiales a nivel nanoescala.

 

arroba14010contacto 1 Dr. José Alonso López Miranda
Docente de la licenciatura en Ingeniería Física
Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ)

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