La magnetostricción es la propiedad de los materiales ferromagnéticos que los hace cambiar ligeramente de forma o dimensiones al ser sometidos a un campo magnético. Resulta fundamental en varias aplicaciones, como el sonar submarino, las etiquetas de seguridad o los sensores magnéticos. Una investigación liderada por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha descubierto un mecanismo que, usando la magnetostricción, permite magnetizar estos materiales mediante una onda acústica, sin necesidad de aplicar un campo magnético externo. El hallazgo abre la puerta a la miniaturización de los dispositivos y su integración en microchips, por cuanto ya no hace falta una bobina que genere el campo magnético para actuar sobre el material magnético.
Los investigadores, que el caso de la UPM son miembros del Instituto Universitario de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM), han demostrado que una onda acústica de superficie -onda ultrasónica que viaja paralela a la superficie de un material elástico- puede mover una pared del dominio magnético -delgado espacio de transición que separa en un material dos zonas con magnetizaciones diferentes- en la misma dirección que la propagación de la onda. Emplearon para el experimento una técnica de imagen avanzada disponible en el sincrotrón ALBA de Barcelona que posibilita visualizar estructuras magnéticas con resolución nanométrica. Además, las simulaciones micromagnéticas, que se realizaron en colaboración con la Universidad de Salamanca, indican que el movimiento podría alcanzar velocidades mayores que las observadas en el laboratorio.
Son dos las aplicaciones del descubrimiento a corto plazo que han identificado ya los investigadores. La primera tiene que ver con las etiquetas magnéticas de seguridad, concebidas para evitar hurtos en los comercios. El mecanismo descubierto hace posible ajustar la frecuencia de trabajo de manera que solo una onda acústica de la frecuencia adecuada puede realizar la conmutación magnética, es decir, el cambio de un estado magnético a otro. De este modo, la clave necesaria para desactivar una etiqueta sería virtualmente imposible de encontrar para un amigo de lo ajeno.
La segunda aplicación prevista se refiere a los dispositivos neuromórficos, que imitan la estructura neuronal y el funcionamiento del cerebro humano. Los autores del trabajo explican que su hallazgo permite diseñar dispositivos en los que solo una combinación específica de frecuencias sea capaz de lograr la conmutación magnética de un elemento. El proceso es similar al que se produce cuando reconocemos una voz familiar, incluso en un ambiente ruidoso, gracias a que el cerebro identifica patrones únicos en el tono, el timbre y la cadencia. Los investigadores han solicitado ya un proyecto específico para comenzar el desarrollo tanto de etiquetas de seguridad como de dispositivos neuromórficos basados en el mecanismo de conmutación magnética descubierto.
Rivelles, A., Yanes, R., Torres, L. et al. “Moving magnetic domain walls with sound alone”. Nature Communications 16, 9963 (2025).