Nanodiscos magnéticos como almacén de datos

El fenómeno de auto-organización, o aparición espontánea de figuras o patrones ordenados, es algo común en la naturaleza: se observa en múltiples sistemas, desde los surcos producidos por el viento en la arena de la playa a las conchas de algunos animales.

En general, este ordenamiento surge como resultado de una competición entre varias interacciones o contribuciones energéticas: el resultado es que algunos tamaños o longitudes resultan favorecidos y se propagan o mantienen estables en el tiempo, mientras que los demás desaparecen a lo largo de la evolución del sistema.

Un ejemplo de este tipo de comportamiento es la aparición de un relieve superficial formado por abultamientos de tamaño nanométrico (entre una diezmilésima y una cienmilésima parte de un milímetro) y forma aproximadamente hemisférica, denominados “puntos cuánticos”, al bombardear superficies de semiconductores con haces de iones de gases nobles como el Argón.

Este fenómeno fue descubierto en el año 1999 por un grupo de la Universidad Técnica de Aquisgrán (Alemania): ajustando cuidadosamente la energía de los iones que inciden sobre el substrato, el ritmo al que se erosiona material de éste y la temperatura, que a su vez determina la movilidad de los átomos sobre la superficie, se obtienen distribuciones de puntos con diámetro y separación muy bien definidos y orden aproximadamente hexagonal a corto alcance.

En un reciente trabajo publicado en Advanced Material (Adv. Mater. 2007, 19, 4375–4380), los grupos de investigación participantes, entre los que se encuentran los científicos Juan José de Miguel, Nikolai Mikuszeit, Julio Camarero, Miguel Ángel Niño y Rodolfo Miranda del Departamento Física de la Materia Condensada e Instituto de Física de Materiales “Nicolás Cabrera” de la Universidad Autónoma de Madrid, han desarrollado un procedimiento que permite transferir estos patrones de nanoestructuras altamente ordenadas a otros materiales de gran interés por sus posibles aplicaciones tecnológicas. Para ello se deposita una capa de unos pocos nanómetros del material escogido sobre un substrato plano a escala atómica y se recubre con una película de un semiconductor apropiado.

A continuación, se aplica el proceso de bombardeo iónico sobre esta capa cobertora,  obteniéndose la distribución deseada de nanoestructuras, y se continúa la erosión del material hasta interceptar la capa intercalada. De esta manera, se “troquela” esta última consiguiéndose un conjunto de discos con el espesor de la capa original y el diámetro y la distribución espacial de los nanopuntos formados en el recubrimiento semiconductor. El proceso es prácticamente independiente del material intercalado y puede aplicarse a una amplísima variedad de sistemas con múltiples aplicaciones.

Como sistema modelo, se han producido con éxito conjuntos de nanodiscos de Co con comportamiento ferromagnético a temperatura ambiente. Una vez refinado el procedimiento y optimizadas las características magnéticas de las nanopartículas, podrían llegar a aplicarse en la fabricación de medios de almacenamiento de datos de alta densidad - discos duros o memorias magnéticas - con una capacidad muy superior a las disponibles actualmente, o como nanosensores.