A finales del siglo XIX cuando los científicos especulaban cómo eran los átomos, una de las teorías, propuesta por Lord Kelvin, fue que los átomos son nudos de vórtices en espiral en el éter.

Aunque esta idea resultó ser completamente errónea, dio paso a la moderna teoría del nudo, que hoy se utiliza en diversas áreas de la ciencia como la dinámica de fluidos, la estructura del ADN y el concepto de quiralidad.

En un nuevo artículo publicado en Physical Review Letters, el físico matemático Paul Sutcliffe de la Universidad de Durham, en el Reino Unido, ha demostrado en teoría que las nanopartículas llamadas esquirmiones magnéticos pueden estar ligadas a varios tipos de nudos con diferentes propiedades magnéticas. Explica que, en cierto sentido, estos nanonudos representan una “resurrección a nanoescala del sueño de Kelvin de los campos anudados”.

Los esquirmiones son el nombre de una clase general de partículas que se hacen sometiendo un campo a torbellino. Cuando este campo es un campo magnético, los esquirmiones se llaman magnéticos. Esta versión ha atraído mucha atención recientemente debido a sus potenciales aplicaciones en espintrónica, donde los espines de los electrones (que están relacionados con las propiedades magnéticas del electrón) se emplean en el diseño de transistores, medios de almacenamiento y dispositivos relacionados.

Los esquirmiones magnéticos fueron observados experimentalmente por primera vez hace unos años, en finas láminas de materiales magnéticos, básicamente materiales bidimensionales. Al demostrar que los esquirmiones magnéticos pueden teóricamente ser atados en nudos, los nuevos resultados mueven estas partículas del mundo bidimensional al tridimensional.

“El punto más importante es que estos nanonudos son estables, porque generalmente los campos evitan ser anudados por la desvinculación”, dijo Sutcliffe a Phys.org.

Sutcliffe demostró que los nudos de esquirmiones pueden ser caracterizados por la carga de Hopf, que indica el número de veces que las líneas magnéticas curvadas de un esquirmión se ligan entre sí. Él demostró que los esquirmiones con las cargas bajas de Hopf tienden a formar anillos, mientras que los que tienen cargas más altas de Hopf forman acoplamientos y nudos.

La investigación de Sutcliffe se centra en los esqueletos magnéticos en un tipo particular de imanes llamados imanes frustrados, que ofrecen a los esquirmiones un grado de libertad de rotación adicional en comparación con otros materiales magnéticos. Esta flexibilidad da a los esquirmiones el espacio adicional necesario para ser atados en nudos.

Fuente: Europa Press