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XVIII PREMIO DUPONT DE LA CIENCIA




ANTONIO HERNANDO GRANDE, DOCTOR EN CIENCAS FÍSICAS Y CATEDRÁTICO DE LA UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

La vida investigadora de Antonio Hernando ha estado centrada en la fabricación, caracterización y comprensión de la física de los materiales magnéticamente blandos. Entre ellos ha estudiado y publicado numerosos artículos sobre vidrios metálicos ferromagnéticos, materiales nanocristalinos, superconductores, microhilos amorfos y películas delgadas. La producción y conversión de le energía constituyen el campo de aplicabilidad de estos materiales que forman el bloque de mayor tonelaje de los materiales magnéticos utilizados en aplicaciones industriales.

Período 1994-1990: Amorfos metálicos ferromagnéticos: Anisotropia inducida y magnetostricción (UCM, Universidad Técnica de Dinamarca e Instituto de Magnetismo Aplicado)
Se instaló en Madrid un equipo de enfriamiento ultrarrápido que nos permitía fabricar materiales amorfos magnéticos de compasiones variadas y en condiciones controladas. Estudio con detalle de los procesos de imanación, magnetostricción y anisotropías inducidas. Por ejemplo, observa por primera vez la influencia que la tensión elástica ejercía sobre el valor de la constante de magnetostricción. Este artículo, en el que figura como coautor el director del Instituto Max Planck de Stuttgartde aquel momento, con 50 referencias, se pudo realizar completamente en Madrid gracias al diseño y realización de un sistema de medida de magnetostricción que montó en su laboratorio. Posteriormente estudió las anisotropías magnéticas inducidas en los amorfos por tratamientos técnicos realizados bajo campo aplicado o bajo tensión viscoelástica. En colaboración con la Universidad Técnica de Dinamarca, donde trabajó durante dos años, primero como mecánico y luego como profesor contratado, realizó un gran número de trabajos que han sido objeto de cientos de referencias. Gracias a este estudio recibió la propuesta de la Universidad Técnica de Lund por la que se les solicitaba desarrollar una serie de sensores magnetoelásticos de torsión, basados en vidrios magnetostrictivos. Realizaron los prototipos y el consorcio les subvencionó a cambio de la organización y celebración de un congreso titulado “Magnetic Metallic Glasses”, que congregó en España al grupo de los mejores científicos mundiales en el campo. Este congreso supuso la consagración internacional de su grupo. Ya en 1988, el Presidente del Consejo Social de la Universidad Complutense, enterado del trabajo realizado para la industria sueca, le ofreció la posibilidad de crear un Instituto de Magnetismo en la Universidad. Esta oferta fue sin duda la mejor amortización que pudieron hacer de su éxito con los sensores magnetoelásticos que sólo reflejaba su éxito en la investigación básica de la magnetoelasticidad de amorfos. Este episodio marcó una característica constante de su trabajo de investigación que es la correlación de estudios básicos y la utilización de sus resultados en aplicaciones de interés socioeconómico y tecnológico. En concreto estudiaron la dependencia de la magnetostricción con la composición, la temperatura y la tensión elástica aplicada y concluyeron con una teoría basada en la dispersión espacial de la constante de magnetostricción y la necesaria contribución simultánea de un solo ión y de interacciones de pares en el hamiltoniano magnetoelástico del sistema. Su trabajo llegó a formar un compendio de experimentos que desembocaba en una teoría de la manetostricción para amorfos ferromagnéticos.

Período 1990-2002: Nanocristales, películas delgadas y aleaciones de Fe-Cu (Instituto de Magnetismo Aplicado, Universidad de Cambridge y Max Plank de Suttgart)
La creación del instituo supuso un cambio cualitativo y cuantitativo en su labor. La misión del instituto era combinar investigación básica de calidad con investigación aplicada a necesidades sociales. Se comenzó el trabajo de invesrtigación sobre hilos y amorfos y microhilosen colaboración con el profesor M. Vázquez.

Los nanocristales magnéticamente blandos formados por cristalitos del tamaño del nanómetro embebidos en una matriz amorfa constituyeron el objeto de su interés, tanto cuanto eran obtenidos por devitrificación parcial de amorfos como por aleado mecánico o sputtering. Las aleaciones especiales como las de FeCu o FeRh también fueron objeto de estudio. Los fenómenos de magnetorresistencia, asimetría de canje en fronteras antiferro-ferromagnéticas, y los problemas de canje a través de espaciadores ferromagnéticos fueron abordados en películas delgadas, multicapas y muestras nanocristalinas. Durante este período dirigió 8 tesis doctorales sobre estos temas. Es de resaltar como prueba del impacto de los trabajos sobre hilos amorfos en Journal of Applied Physics D Applied Physics cuyo número es de 160. Su mayor interés se centró siempre en el acoplamiento de canje entre distintas fases ferromagnéticas a través de interfases paramagnéticas. Los trabajos versaron sobre el canje entre nanocristales y su influencia en la imanación macroscópica. Estos trabajos con más de 400 citas son considerados clásicos en el campo y así se recogen en libros de texto. También propusieron un modelo para dar cuenta del canje entre películas delgadas magnéticas separadas por un espaciador paramagnético. Las investigaciones llevadas a cabo en la aleación inmiscible Fe-Cu otenida de modo forzado por aleado mecánico, han tenido gran repercusión. Encontraron una contribución del Cu al momento magnético y determinaron la dilatación de la red que promovía el ferromagnetismo del Fe fcc. En este período también observaron el carácterno magnético de las fronteras del grano del Fe lo que se ponía de manifiesto a bajas temperaturas en muestras cristalinas. Los resultados al respecto publicados en Physical Review Letters y Phys. Rev. B tiene 60 referencias cada uno de ellos. Los diversos tipos de comportamientos magnéticos macroscópicos de muestras nanoestructuradas con más de una fase se analizaron teórica y experimentalmente en función de las características de las fases componentes, de su tamaño y de su grado de acoplamiento de canje que determina la longitud de correlación del canje. Los dos trabajos publicados al respecto en Physical Review B son referencia habitual en los trabajos sobre este tópico y han sido objeto d emás de 120 citas cada uno de ellos.

Período 2003 – actualidad: Nanopartículas de Pd y Au. Semiconductores magnéticos.
A partir del año 2003 se inició un estudio sistemático del magnetismo de nanopartículas de metales que en estado masivo no son ferromagnéticos. Publicaron por primera vez con consistencia experimental en Physical Review Letters, la existencia de ferromagnetismo en nanopartículas de paladio. Pero sin duda el descubrimiento crucial de nuestro grupo fue el ferromagnetismo de nanopartículas de oro enlazadas mediante átomos de azufre a cadenas orgánicas que actuaban de dispernsante. Este descubrimiento publicado también en Physical review Letters 2004 y que en dos años ya se ha citado 50 veces, se vio acompañado por la presentación de una teoría sobre su origen basada en la interacción spin-órbita de superficie. La teoría también publicada en Physical review Letters ha tenido en unos meses 10 referencias. Los sucesivos hallazgos en este campo tan de vanguardia en la actualidad han propiciado publicaciones en revistas de índice de impacto muy elevado como Nanoletters y Advanced Materials. Cinco propuestas para charlas invitadas al respecto, en cogresos intenacionales recibidas en 2005 y 2006 indican el impacto de su trabajo. Dentro del campo de investigación actual también es de destacar su contribución a la comprensión del magnetismo de óxidos semiconductores con pequeña dilución de elementos 3d. Su artículo en Physical review Letters sobre el magnetismo de óxido de manganeso diluido en éxido de zinc, publicado en 2005, tiene ya más de 25 referencias.


Premio DuPont de la ciencia

© Junio 2009