Investigadores de Rice desarrollan multiferroico basado en bismuto con 10 veces más magnetización y 100 veces mayor acoplamiento magnetoeléctrico.
- 🔬 Material multiferroico mejorado.
- ⚡ Computación con menos energía.
- 🧲 Magnetismo + electricidad combinados.
- 📉 Posible reducción del consumo digital global.
- 🌍 Clave ante el crecimiento de centros de datos.
Un nuevo material que podría cambiar la forma de consumir energía en la informática
Un equipo de investigadores ha dado un paso relevante en la búsqueda de tecnologías de computación más eficientes energéticamente. Han desarrollado una nueva versión de un material conocido como multiferroico, capaz de operar a temperatura ambiente con un rendimiento muy superior al de sus versiones anteriores.
El avance se basa en una modificación del ferrita de bismuto, un material que lleva años estudiándose por sus propiedades eléctricas y magnéticas. En esta ocasión, los científicos han conseguido multiplicar por 10 su magnetización y por 100 su capacidad de acoplamiento magnetoeléctrico. No es un pequeño ajuste. Es un salto serio.
La clave ha estado en combinar dos estrategias a la vez: alterar la composición química (añadiendo titanato de bario) y forzar una deformación estructural al crecer el material en forma de película delgada. Esa combinación ha generado un comportamiento completamente nuevo, algo que hasta ahora no se había explorado con este nivel de precisión.
El problema energético de la computación actual
Hoy en día, la informática funciona moviendo electrones, encendiéndolos o apagándolos en circuitos de silicio. Este sistema ha sido extremadamente eficaz durante décadas, pero empieza a mostrar sus límites. Especialmente en términos de consumo energético.
Se estima que en menos de una década, la computación podría llegar a consumir entre el 25% y el 30% de toda la electricidad generada a nivel global. Y no es difícil imaginar por qué: inteligencia artificial, centros de datos, almacenamiento en la nube… todo crece sin freno.
Aquí es donde entran en juego los materiales multiferroicos. En lugar de depender únicamente del flujo de electrones, permiten aprovechar otra propiedad fundamental: el espín electrónico, relacionado con el magnetismo. Esto abre la puerta a dispositivos que procesan y almacenan información con mucha menos energía.
Multiferroicos: una oportunidad que llevaba décadas esperando
Los materiales multiferroicos tienen algo especial. Combinan propiedades ferroeléctricas (pueden cambiar su polarización con un campo eléctrico) y magnéticas. Y lo más interesante: ambas propiedades están conectadas.
Este fenómeno, conocido como magnetoelectricidad, permite que un campo eléctrico controle el magnetismo o viceversa. En términos prácticos, esto podría permitir crear memorias y procesadores donde la información se manipula sin necesidad de grandes corrientes eléctricas.
El problema hasta ahora era claro: no existía un material que fuese fuertemente magnético y ferroeléctrico al mismo tiempo, y además a temperatura ambiente. El ferrita de bismuto era uno de los candidatos más prometedores, pero su magnetismo era demasiado débil.
Una combinación inesperada que cambia las reglas
El hallazgo más sorprendente de este trabajo es que al añadir un material no magnético como el titanato de bario, el resultado final es… más magnético. Contraintuitivo. Pero real.
Este tipo de resultados obligan a replantear cómo se diseñan los materiales. No se trata solo de sumar propiedades, sino de provocar interacciones internas que generen comportamientos nuevos.
Además, el proceso utilizado —crecimiento controlado en películas delgadas con tensiones específicas— conecta con tendencias actuales en materiales avanzados, donde la ingeniería a escala atómica se está convirtiendo en una herramienta clave.
No es un experimento aislado. Laboratorios de todo el mundo, incluyendo centros en Estados Unidos, Europa y Asia, están explorando rutas similares para crear materiales con funcionalidades híbridas. En paralelo, iniciativas como el desarrollo de memorias magnéticas de baja energía (MRAM) o la computación neuromórfica ya están intentando aprovechar estos principios.
Potencial
Este tipo de materiales abre escenarios interesantes. Algunos ya se están empezando a explorar.
Por un lado, la posibilidad de desarrollar chips que consuman mucho menos, especialmente en aplicaciones intensivas como la inteligencia artificial o el procesamiento de grandes datos. Esto podría aliviar la presión energética sin frenar la innovación tecnológica.
También permite imaginar dispositivos electrónicos más pequeños, más eficientes y con menor generación de calor. Algo clave en entornos donde el espacio y la disipación térmica son limitados.
A nivel práctico, podría integrarse en:
- Nuevas generaciones de memorias no volátiles de bajo consumo.
- Sistemas de computación híbrida que combinen lógica y almacenamiento.
- Electrónica para dispositivos IoT con autonomía energética ampliada.
Y a medio plazo, si estos materiales se escalan correctamente, podrían contribuir a algo que empieza a ser urgente: hacer compatible el crecimiento digital con los límites energéticos del planeta.
Vía Rice University
Más información: PNAS
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