Materiales Magnéticos: Propiedades y Aplicaciones de Semiconductores, Superconductores y Nanomateriales

Efecto Hall

El efecto Hall se observa en una lámina conductora cuando se hace circular una corriente eléctrica y se induce un campo magnético perpendicular a esta. La fuerza electromotriz que se produce en el interior del material mueve las cargas negativas hacia un lado y las positivas hacia el otro, polarizándose y generando una diferencia de potencial ortogonal a la dirección de la corriente y al campo.

Efecto Hall Cuántico

Al estar la carga cuantizada, el flujo magnético también lo está, por lo tanto, se toman números enteros de este. Esto se utiliza para tener un grado de precisión muy alto en instrumentos de medición.

Ferrofluidos

Un ferrofluido es una suspensión coloidal de nanopartículas de un solo dominio magnético, cada uno recubierto de un surfactante (iónico, que genera un campo eléctrico alrededor, o no iónico, que utiliza la diferencia entre presiones del fluido) que cumple la función de evitar que se aglomeren los dominios.

Aplicaciones de los Ferrofluidos

• Medicina (Quimioterapia)
• Sellos hidráulicos
• Suspensión hidráulica (varía la viscosidad)

Superconductores

Superconductor Tipo I

Es un conductor súper diamagnético dentro de ciertos valores de temperatura, campo y corriente. En este tipo, el superconductor expulsa su campo magnético interno por el efecto Meissner. No tiene uso práctico porque estos valores son muy bajos.

Superconductor Tipo II

Este superconductor cumple con el efecto Meissner hasta cierto valor de H, luego existe una zona mixta donde no es súper diamagnético, pero es superconductor. Esto se debe a que presenta nanotubos formados por fluxones (un par de Cooper rotando sobre un centro) que permiten el paso del campo a través de ellos. A medida que se aumenta el H, los fluxones se fuerzan hasta llegar a un punto en que se rompe el enfoque y se transforma en un superconductor normal sin ser diamagnético.

Usos de los Superconductores

• Electroimanes superconductores
• Bobinados

Diferencias entre Superconductores Tipo I y Tipo II

El superconductor tipo II es súper diamagnético dentro de ciertos valores, mientras que el tipo I lo es en un rango más limitado.

HOPG y Grafeno

El grafeno es un material muy resistente, derivado del grafito, el cual se constituye por medio de átomos de carbono dispuestos de forma hexagonal. Al poseer esta disposición, este material posee un diamagnetismo mayor que otros materiales, ya que la nube de electrones puede circular en una trayectoria mayor y, por lo tanto, ocupa una mayor área, por lo que concatenará más flujo. A diferencia del grafeno, el HOPG (Grafito Pirolytico Altamente Orientado) posee una estructura orientada. Suele fabricarse en láminas, ya que solo posee un enfoque fuerte en un sentido, por lo que su estructura cristalina es bidimensional.

¿Por qué el Diamagnetismo es Mayor en el Grafeno?

En el diamagnetismo, el movimiento de la nube electrónica genera un campo magnético que se opone al exterior. El efecto es pequeño ya que el área donde se concatena el flujo es pequeña, de 1 Ångström. Para mejorarlo, deberá agrandarse esa área.

En el grafeno, los átomos están tan fuertemente unidos que la nube electrónica de los átomos se puede mover a lo ancho de todo un hexágono de la estructura cristalina. Entonces, aumenta el área y, por ende, el diamagnetismo es mayor en el grafeno.