Proyecto utiliza diferentes técnicas de modelamiento computacional para mejorar la comprensión de los factores que intervienen en los fenómenos contrastantes que rigen la ferroelectricidad y el magnetismo en nuevos materiales.
El control simultáneo de la ferroelectricidad y el magnetismo en un material específico es una propiedad que despierta gran interés debido a sus distintas aplicaciones en los nuevos dispositivos electrónicos y en el área de nanotecnología; y es en este contexto que el Dr. Juan Manuel Flórez, Investigador Joven del Departamento de Física de la Universidad Técnica Federico Santa María y líder del Grupo de Teoría Cuántica de Materiales, encabeza el proyecto “Materiales multiferroicos y sus aplicaciones: Experimentos y simulaciones teóricas".
Según detalla el también miembro del Grupo de Física de Materia Condensada de la USM, los materiales que permiten dicho control se denominan multiferroicos y si bien se estudian desde la década del sesenta, es en la actualidad que se ha potenciado su desarrollo gracias a la evolución y colaboración de distintas áreas, lo cual ha permitido que se superen varios de los obstáculos técnicos relacionados con aspectos fundamentales que antes eran vagamente entendidos y que impedían no solo la integración de estos materiales en dispositivos basados en silicio, sino también el descubrimiento de materiales multiferroicos con variadas propiedades y diferentes temperaturas de trabajo.
En base a lo anterior, explica el Dr. Flórez, “con este proyecto se pretende desarrollar materiales multiferroicos basados en óxidos magnéticos utilizando diferentes técnicas de modelamiento computacional para mejorar la comprensión de los factores fundamentales que intervienen en los fenómenos contrastantes que rigen la ferroelectricidad y el magnetismo; predecir nuevos compuestos y mejorar nuestro entendimiento de las técnicas de caracterización y fabricación de dichos materiales a través de física computacional. De esta manera, se combinan dos áreas claves, simulaciones físicas y técnicas experimentales que en conjunto prometen avanzar en su desarrollo, y por lo tanto, en el diseño de dispositivos prácticos basados en fenómenos magnetoeléctricos”.
Esta investigación, se enmarca dentro de los proyectos MISTI (MIT International Science and Technology Initiative), los que básicamente se orientan al intercambio de material humano avanzado y preferentemente en formación. Junto al Dr. Flórez, también participan el Dr. Patricio Vargas, Co-Investigador de la USM, y la Dra. Caroline A. Ross, Investigadora Principal del MIT (Massachusetts Institute of Technology) y jefa del grupo de Magnetic Materials and Devices.
El proyecto se encuentra finalizando su etapa inicial según el calendario del MISTI, pero técnicamente y debido a que la propuesta se generó a partir del proyecto post-doctoral del Dr. Flórez, parte de las investigaciones ya se encuentran en estado avanzado, pudiendo próximamente arrojar productos científicos que podrán ser expuestos en diferentes ámbitos, publicaciones regulares o congresos internacionales. Además, a mediados del segundo semestre de 2013, se definirán a los estudiantes de pregrado o postgrado del grupo dirigido por el Dr. Flórez y el profesor Vargas, y que podrían integrar el proyecto en su contraparte de formación de estudiantes.
Aplicaciones
Las aplicaciones que se pueden derivar de los estudios realizados en el marco del proyecto MISTI son variadas y las proyecciones difíciles de sintetizar por el amplio espectro de propiedades que se pueden estudiar dentro del área de los materiales multiferroicos. Sin embargo, sus principales objetivos desde el punto de vista de la aplicación son principalmente los dispositivos magneto-ópticos, sistemas microelectromecánicos, dispositivos ferroélectricos de memoria de acceso aleatorio y sensores de campos magnéticos.
“En todos estos dispositivos y aplicaciones relacionadas, se requiere por el estado real de las limitaciones de las tecnologías actuales, un profundo conocimiento de las propiedades físico-químicas de nuevos materiales, para encontrar aquellos que nos permitan manejar la relación entre la polarización eléctrica, la magnetización y las propiedades ópticas, así como individualmente cada una de éstas sin estropear su posible acople complementario. Debemos antes que todo, entender los factores que desde los procesos de deposición en el laboratorio, cambian las propiedades del material una vez este es nanoestructurado, por ejemplo, la influencia de las presiones de oxígeno, la oxidación de los iones metálicos y el grado de compatibilidad de los substratos respecto de cómo afectan los parámetros de orden de un multiferroico”, explica.
Asimismo, precisó que “en los materiales más usados o aquellos de más factible funcionalización como los metales de transición, la relación entre propiedades magnéticas y propiedades eléctricas es en general excluyente, pero esto cambia en muchos casos cuando el material en estado "bulk" es entonces nano-estructurado sobre un substrato determinado. Entender y controlar este tipo de procesos promovería la integración de nuevos multiferroicos más prometedores con las tecnologías basadas en silicio que con las que contamos actualmente, lo que hasta el momento se ha logrado solo con unos cuantos compuestos especificos”.
Fuente: DIRECCIóN GENERAL DE COMUNICACIONES / Universidad Santa María - 02/07/2013
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