Penny y la magnetorresistencia gigante

Quizá haya pocas cosas tan fascinantes como observar el comportamiento de un par de imanes. Tal vez por eso el magnetismo siempre haya estado envuelto en un halo de misterio. Para los antiguos era la prueba palpable de la existencia de fuerzas invisibles a nuestro alrededor. ¿Hay algo más sorprendente de observar que un trozo de hierro atraído miste­riosamente por un imán? ¿O sentir una oposición invisible cuando intentamos acercar los polos norte de dos de ellos?

Como todo misterio, la historia del magnetismo comienza con una leyenda. En la antigua Grecia vivía un chiquillo llamado Magnus. Un día mien­tras cuidaba su rebaño puso la punta de su bastón metálico sobre una gran roca. El bas­tón se quedó pegado a ella con tal fuerza que el pobre pastorcillo no lo pudo recuperar. Un pequeño pago por pasar a la historia como el descubridor de una roca con propieda­des mágicas, bautizada magnetita en su honor.

Los chinos también conocían este fenómeno. Descubrieron que un trozo alargado de magnetita flotando en un cubo de agua se alineaba en dirección Norte-Sur. Aparente­mente, este hallazgo fue el subproducto de una práctica supersticiosa conocida como adi­vinación geomántica, consistente en arrojar objetos tales como piedras o trozos de metal grabados sobre una mesa y usarlos para predecir acontecimientos futuros en función de la posición en que que­dan. En el 376 a.C., el general Haung Ti utilizó esta curiosa propiedad para dirigir a su ejército pero, sorprendentemente, los chinos no la utilizaron en la navegación marítima hasta 900 años después. Esta rudimentaria brújula fue importada por los árabes y con ellos pasó a Europa.

Pero ha sido en el último cuarto del siglo XX cuando se ha producido una verdadera revolución magnética. Han aparecido imanes flexibles, como los que colocamos en las neveras, imanes transparentes e imanes que se activan con la luz. También superimanes, unos compuestos descubiertos en 1984 que crean un campo magnético intenso a pesar de sus reducidas dimensiones y que ha permitido aplicaciones hasta entonces impensables, como el taladro de mano a pilas. Incluso existe el efecto magnetocalórico, sustancias que al dejar de aplicarles un campo magnético, se enfrían.

La propiedad de la materia que se encuentra bajo la piel de casi todos los electrodomésticos de nuestra casa es la magnetorresistencia, la capacidad que poseen algunos materiales para cambiar el valor de su resistencia eléctrica cuando se ven sometidos al campo magnético de un imán.

Expliquemos esto un poco. Es bien conocido que todos los materiales ofrecen resistencia a que circule por su interior corriente eléctrica, algo que podemos notar simplemente tocando ese material, porque sentiremos que se ha calentado: es el llamado efecto Joule. Pues bien, hay ciertos materiales en los que podemos cambiar su resistencia si colocamos un imán encima. Puede ser más grande o más pequeña, eso no importa, lo que importa es que la podemos cambiar y al hacerlo crearemos una señal eléctrica. Lo crucial de todo este asunto es que gracias a esta técnica somos capaces de almacenar todo tipo de información en materiales magnetorresistivos, como sucede en los discos duros de los ordenadores, tal y como pregunta Penny.

Para entender la respuesta de Sheldon debemos mirar a 1988, cuando Peter Grünberg y Albert Fert descubrían que al hacer pasar una corriente eléctrica constante a través de una especie de sándwich metálico, compuesto por dos láminas de hierro separadas por otra de cromo, al aplicar un campo magnético cambiaba el valor de su resistencia. Uno puede imaginarse que estas capas, aunque finas, tienen un tamaño apreciable. Nada de eso. El grosor típico es de decenas de angström, lo que significa que son más de mil millones de veces más finas que la pata de un mosquito. Este descubrimiento es el que dio paso a la llamada magnetorresistencia gigante. Este fenómeno abrió las puertas a todo un nuevo campo de investigación: el de las nanoestructuras magnéticas. En pocas palabras podemos definirlo como el estudio de las propiedades magnéticas de estructuras muy, pero que muy pequeñas. La razón a tanto desvelo es bien sencilla y tiene que ver con dos palabras clave de nuestra civilización: información y miniaturización. Cada vez manejamos mayor cantidad de información y exigimos que, como dice el castizo adagio, el saber no ocupe lugar. Como esto es imposible, pretendemos que llene el menor espacio posible.

Siguiendo este camino en 1994 se descubría la magnetorresistencia colosal, compuestos que cambian su resistencia alrededor de 5 órdenes de magnitud: si un ser humano creciera esa cantidad, sería 10 veces más grande que el Everest. ¿Sus aplicaciones? No tardaremos en verlas.