El superparamagnetismo (SP) es un efecto del tamaño nanométrico: ocurre cuando el tamaño de los monodominios ferromagnéticos es menor a cierto valor y para el cual la magnetización en el interior del dominio fluctúa aleatoriamente. El comportamiento SP se aplica al desarrollo de materiales termoeléctricos de alto desempeño, dispositivos magnetoeléctricos y, en el área biomédica, en la hipertermia magnética utilizada para el tratamiento del cáncer, entre muchos otros.
La magnetización total de un sistema SP disminuye por debajo de la temperatura de bloqueo TB. Si el tamaño de los monodominios es menor a cierto valor crítico ocurre el fenómeno del superparamagnetismo cuántico (QSP, del inglés quantum superparamagnetism). En el estado QSP, reportado previamente solo en nanopartículas ultra-pequeñas aisladas entre sí, la magnetización total vuelve a incrementar su valor por debajo de cierta temperatura crítica TCr.
Investigadores del CNyN-UNAM reportaron la presencia de QSP en partículas nanoestructuradas de BiFeO3dopado con Er (Bi1-xErxFeO3 con 0.0 < x < 0.12). El análisis de la variación de la magnetización con la temperatura para x = 0.04 y 0.08, empleando los regímenes de enfriamiento sin campo magnético y con campo magnético aplicado, revela un comportamiento SP a temperatura ambiente, mientras que a temperaturas criogénicas ocurre una transición de fase magnética a TCr del estado SP-bloqueado a un estado QSP desbloqueado.
Demostraron que el desbloqueo ocurre mediante el tunelamiento cuántico de la magnetización, regulado por la interacción entre los momentos magnéticos de ambos lados de las fronteras de los nano-monodominios cuyas superficies tienen estructura tipo vidrio de espín.
Este nuevo fenómeno QSP, observado en monodominios que interactúan entre sí, abre el camino para el desarrollo de nuevos dispositivos para la computación cuántica.
Los resultados se publicaron recientemente en Journal of Physical Chemestry C
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