Los fenómenos magnéticos son conocidos desde la antigua Grecia. Se dice que fueron observados en la ciudad de Magnesia en Asia Menor de donde proviene el término “magnetismo”.
Estas observaciones muestran que ciertas piedras denominadas “imanes naturales” atraen el hierro, y los trozos de hierro atraídos a su vez atraen a otros trozos. Se dice que el primer filósofo que estudió el fenómeno del magnetismo fue Tales de Mileto, filósofo griego que vivió entre 625 a. C. y 545 a. C. Sin embargo, también en China existen referencias y observaciones similares desde el siglo IV a. C.
Ahora sabemos que el magnetismo es parte de una disciplina llamada “electromagnetismo” que, como el nombre sugiere, estudia de modo unificado los fenómenos eléctricos y magnéticos elegantemente descritos por las ecuaciones de Maxwell que representan uno de los más grandes logros de la ciencia.
Actualmente los materiales magnéticos se clasifican principalmente en; “ferromagnéticos” que son los materiales magnéticos por excelencia como el hierro, cobalto o níquel; los “paramagnéticos” que presentan un magnetismo significativo, pero no como los ferromagnéticos, ejemplos notables son el aire, aluminio y paladio; y los “diamagnéticos” que son materiales débilmente magnéticos como el bismuto, plata, plomo y agua.
El pasado trece de octubre, investigadores de las Universidades de Lancaster y de Radboud, publicaron en la prestigiada revista científica Physical Review Letters, un artículo (ver: R. V. Mikhaylovskiy et al., “Resonant Pumping of dd Crystal Field Electronic Transitions as a Mechanism of Ultrafast Optical Control of the Exchange Interactions in Iron Oxides”, Phys. Rev. Lett., 2020; 125 (15)) mostrando el control y manipulación de fenómenos magnéticos utilizando pulsos láser ultracortos, e identificando la longitud de onda (i.e. el color) que permite la más eficiente manipulación.
Aunque como se ha señalado, los fenómenos magnéticos han despertado la curiosidad de los hombres desde hace siglos, solamente desde el siglo pasado se tiene una comprensión y una explicación teórica de este fenómeno a partir de la teoría cuántica. Esto se dio al comprender que cada electrón posee un momento magnético intrínseco llamado “espín”. Podemos pensar que el espín del electrón es la “aguja” de la brújula más pequeña y posible de imaginar.
El espín es al magnetismo lo mismo que el fotón es a la luz. Esto es: El elemento microscópico más pequeño imaginable que posee las propiedades macroscópicas básicas de interés.
No es de extrañar que aún en libros avanzados el espín se representa gráficamente como una pequeña flecha similar a la de una brújula. En un imán todos los espines presentes se encuentran alineados debido a una fuerza llamada “interacción de intercambio”.
Esta fuerza es precisamente la responsable de la existencia de los materiales magnéticos y genera campos magnéticos diez mil veces más intensos que el del campo magnético terrestre. La manipulación de la fuerza de interacción de intercambio es por tanto la forma más eficiente para controlar los fenómenos magnéticos.
Para lograr esto los investigadores utilizan el estímulo más rápido e intenso disponible que son pulsos láser ultracortos de muy alta intensidad. Variando la longitud de onda (el color) de los pulsos láser, desde el rojo hasta el azul del espectro, los investigadores encontraron aquella a la cual el control de las propiedades magnéticas se da del modo más eficiente. Las consecuencias tecnológicas de este trabajo serán numerosas y muy importantes.