El Grupo de Magnetismo de la Materia del Departamento CITIMAC en la Universidad de Cantabria ha participado en la investigación de materiales magnéticos inhomogéneos en la nanoescala, utilizando una técnica (SANS polarizada) muy sofisticada, que sólo se dispone en Grandes Instalaciones de neutrones.
El trabajo ha sido publicado por la prestigiosa revista de la American Physical Society, Physical Review Letters (PRL 135, 196706 (2025)). En este trabajo, Luis Fernández Barquín, responsable del citado grupo, ha colaborado con investigadores en Universidades y Centros localizados en Luxemburgo, Australia, Francia, Reino Unido y Suiza.
El neutrón es una sonda microscópica para el estudio de todo tipo de materiales. Al poseer momento magnético intrínseco (es un pequeño imán), esta sonda es particularmente útil en el estudio de materiales magnéticos. Ese pequeño iman de los neutrones se puede polarizar (colocar los en la misma dirección y sentido), y al atravesar un material magnético, se observan y cuantifican cambios en la señal de neutrones detectada. En este trabajo se hace hincapié en el hecho de que los materiales que presenten alguna variación magnética en la nanoescala, por ejemplo, aceros, material para transformadores, etc.) va a producir cambios en esas señales tan sutiles. Todas estas ideas se emplean en los instrumentos SANS (small-angle neutron scattering) que forman parte de las técnicas disponibles en Grandes Instalaciones de Neutrones (en este caso, Inst. Laue-Langevin (Francia), Paul Scherrer Inst. (Suiza) y RAL-ISIS en Reino Unido). Estos costosos instrumentos (5-10 Meuros) se pueden utilizar cuando un comité internacional considera que las propuestas tienen interés, entre muchas posibles.
La respuesta magnética de cualquier material magnético depende de su imanación de saturación y de la anisotropía; si la imanación es grande y la anisotropía pequeña el material es “blando” y se utiliza, por ejemplo, en transformadores, que utilizan casi todos los electrodomésticos en nuestras casas. En el artículo se pone de relieve la influencia de inhomogeneidades magnéticas en la escala de nanométrica en dicha anisotropía. Además, permite determinar la energía magnética (canje) que acopla los momentos magnéticos desde una detección directa en la nanoescala. Se ha realizado un análisis, teórico y computacional (derecha) y experimental (izquierda) que explica en detalle los resultados en unas figuras tan curiosas (son detectores 2D) con 4 lóbulos en los detectores de neutrones polarizados como:
