Nuevos imanes permanentes moleculares

Un reciente estudio, llevado a cabo por investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (centro mixto CSIC-Universidad de Zaragoza) y el Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia, ha abierto una nueva y prometedora vía para el desarrollo y optimización de imanes permanentes. El trabajo ha sido publicado en el último número del Chemistry A: European Journal, que lo ha seleccionado como portada de este número.

Los imanes permanentes presentan aplicaciones tecnológicas variadas y de enorme impacto económico. Estos  elementos son, sin embargo, muy escasos y costosos y su producción y comercio está dominado por China. Los científicos europeos se enfrentan, desde hace años, al reto de dar con nuevos materiales adecuados para fabricar imanes permanentes que prescindan de estas tierras raras.

Los materiales desarrollados en el estudio están formados por la unión de dos tipos de moléculas formadas por átomos de manganeso y cromo, así como por otras moléculas orgánicas. Cada una de estas moléculas se ha diseñado en el laboratorio con propiedades similares a las que el hierro y las tierras raras aportan a los imanes actuales.

Uno de los hallazgos más importantes, y en cierto modo sorprendente, es que, por separado, ninguna de ellas se comporta como un imán. Sin embargo, su integración en un material híbrido da lugar a este comportamiento, si bien a temperaturas todavía muy bajas (del orden de -270 ºC).

Este hallazgo abre la puerta al ‘diseño’ racional de una nueva familia de imanes permanentes mediante métodos químicos, relativamente sencillos, y usando materiales más baratos y accesibles que los imanes actuales. El reto es conseguir, usando estrategias parecidas, materiales que mantengan su condición de imán hasta temperatura ambiente.

Los imanes permanentes forman parte esencial de motores eléctricos, como los que usamos al subir las ventanillas de nuestro coche, y de los generadores que transforman energía térmica o hidráulica en la corriente eléctrica que llega a nuestras casas. Sin olvidar las notitas que colgamos en la puerta de la nevera.

Durante el siglo XX, la eficiencia de los imanes permanentes (es decir, que cantidad de imán se necesita para una aplicación determinada) ha aumentado de forma espectacular, especialmente tras el descubrimiento de aleaciones de hierro y tierras raras, como neodimio o samario.

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