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  • 17 de octubre de 2019

    Descubren patrones fractales en un material cuántico

    Descubren patrones fractales en un material cuántico
    Copo de nieve, típico ejemplo de patrón fractal - CHELSEA TURNER, MIT

       MADRID, 17 Oct. (EUROPA PRESS) -

       Físicos han descubierto por primera vez patrones fractales en un material cuántico, un material que exhibe un extraño comportamiento electrónico o magnético, como resultado de efectos a escala atómica.

       Un fractal es cualquier patrón geométrico que ocurre una y otra vez, en diferentes tamaños y escalas, dentro del mismo objeto. Esta "auto-similitud" se puede ver en toda la naturaleza, por ejemplo, en el borde de un copo de nieve, una red fluvial o las venas que parten en un helecho.

       El material en cuestión es el óxido de neodimio y níquel, o NdNiO3, un niquelato de tierras raras que puede actuar, paradójicamente, como conductor eléctrico y aislante, dependiendo de su temperatura.

       El material también es magnético, aunque la orientación de su magnetismo no es uniforme en todo el material, sino que se parece a un mosaico de "dominios". Cada dominio representa una región del material con una orientación magnética particular, y los dominios pueden variar en tamaño y forma en todo el material.

       En su estudio, los investigadores --incluidos científicos del MIT-- identificaron un patrón de tipo fractal dentro de la textura de los dominios magnéticos del material. Descubrieron que la distribución de los tamaños de dominio se asemeja a una pendiente descendente, lo que refleja un mayor número de dominios pequeños y un menor número de dominios grandes.

        Si los investigadores ampliaron cualquier parte de la distribución total, por ejemplo, una porción de dominios medianos, observaron el mismo patrón de inclinación hacia abajo, con un mayor número de dominios más pequeños versus más grandes.

       Resulta que esta misma distribución aparece repetidamente en todo el material, sin importar el rango de tamaño o la escala en la que se observa, una cualidad que el equipo reconoció como de naturaleza fractal.

       "El patrón de dominio fue difícil de descifrar al principio, pero después de analizar las estadísticas de distribución de dominio, nos dimos cuenta de que tenía un comportamiento fractal", dice en un comunicado Riccardo Comin, profesor asistente de física en el MIT. "Fue completamente inesperado, fue una casualidad".

       Los científicos están explorando el óxido de níquel y neodimio para diversas aplicaciones, incluso como posible componente básico para dispositivos neuromórficos, sistemas artificiales que imitan las neuronas biológicas. Así como una neurona puede estar activa e inactiva, dependiendo del voltaje que recibe, NdNiO3 puede ser un conductor o un aislante. Comin dice que la comprensión de las texturas magnéticas y electrónicas a nanoescala del material es esencial para comprender y diseñar otros materiales para ámbitos similares.

       El estudio se publica en Nature Communications.