El ferromagnetismo contribuye a obtener imágenes por resonancia magnética (IRM).
El ferromagnetismo es una cualidad que poseen los materiales con una permeabilidad magnética muy elevada, como es el caso del hierro (Fe). De hecho, el término se compone del elemento compositivo ferro- (que alude justamente al hierro) y el sustantivo magnetismo (referente a la capacidad de las corrientes eléctricas y los imanes de generar acciones a distancia).
Se trata de una propiedad que tienen aquellos elementos que resultan atraídos al interior de un campo magnético. Además del hierro, otros materiales ferromagnéticos son el cobalto (Co), el níquel (Ni), el disprosio (Dy) y el gadolinio (Gd).
TemasCaracterísticas del ferromagnetismo
El ferromagnetismo se da debido a un ordenamiento de largo alcance de los átomos. Esto lleva a que los espines de los electrones que no se encuentran apareados queden alineados de manera paralela entre sí en una zona que se conoce como dominio. En el interior de esta región hay un campo magnético de gran intensidad; sin embargo, como hay numerosos dominios magnéticos que se orientan aleatoriamente, el material en su conjunto no está magnetizado.
La manifestación del ferromagnetismo tiene lugar cuando se impone desde el exterior un campo magnético aunque sea muy pequeño, causando la alineación de los dominios y haciendo que el material se magnetice. El campo magnético producido, en este marco, puede aumentarse por la permeabilidad relativa del elemento.
Se denomina histéresis a la tendencia de los materiales ferromagnéticos de mantener la magnetización tras la influencia del campo magnético externo. Esa parte de la magnetización que se retiene se conoce como remanencia magnética. La curva de histéresis, en este contexto, permite representar a nivel gráfico el vínculo entre la intensidad del campo magnético que se aplica y la magnetización.
Debe considerarse que el ferromagnetismo desaparece cuando el material alcanza su temperatura de Curie. Al llegar a esa temperatura máxima, el orden de largo alcance se rompe y las propiedades ferromagnéticas se pierden.
Gracias al ferromagnetismo, un disco duro puede realizar el almacenamiento de datos magnéticos.
El concepto en detalle
El ferromagnetismo, como mencionamos líneas arriba, está dado por el fenómeno del orden de largo alcance de los momentos magnéticos, que se disponen paralelamente entre sí. En general el momento magnético se vincula al espín electrónico, que es una propiedad cuántica.
Ese ordenamiento da lugar a los dominios, los cuales son áreas de alineamiento magnético. Lo habitual es que los dominios se cancelen entre sí al orientarse aleatoriamente, una situación que hace que el material no esté magnetizado. Sin embargo, en los materiales que disponen de ferromagnetismo, cuando se aplica un campo magnético desde el exterior, los dominios se alinean y se concreta la magnetización.
Ya vimos que el hierro, el cobalto y otros elementos químicos se caracterizan por el ferromagnetismo. También existen las aleaciones ferromagnéticas que están en condiciones de lograr una magnetización de gran intensidad y mantenerla gracias a cómo se alinean los momentos magnéticos en sus dominios. Hierro-níquel, hierro-silicio-aluminio, aluminio-níquel-cobalto y samario-cobalto son algunas de estas aleaciones.
En el otro extremo, los materiales antiferromagnéticos se destacan por la alineación opuesta entre sí de los momentos magnéticos de los átomos, lo que produce la cancelación mutua cuando no se registra la influencia de un campo magnético externo. Por eso, macroscópicamente, el magnetismo neto resulta nulo. La cromita (FeCrO), la hematita (Fe2O3) y el óxido de manganeso (Mn2O3) son ejemplos de estos materiales.
Hay auriculares que apelan al ferromagnetismo a través de un imán permanente para convertir las señales eléctricas en sonidos.
Ejemplos de ferromagnetismo
Podemos encontrar ejemplos de ferromagnetismo en diversos dispositivos y tecnologías que recurren a materiales ferromagnéticos por sus propiedades.
Tomemos el caso de los electroimanes. Por lo general son solenoides con núcleos de hierro, cuyo ferromagnetismo genera que los dominios magnéticos del hierro logren alinearse con los campos magnéticos de menor intensidad que produce la corriente eléctrica. Los electroimanes se usan en los trenes que flotan gracias a la levitación magnética, como el maglev de Shanghái (China), por mencionar una aplicación.
Gracias a los electroimanes, asimismo, surgió la técnica de la resonancia magnética. Este procedimiento permite la obtención de imágenes del interior del cuerpo. El resonador dispone de un electroimán (o de un imán superconductor) que produce un campo magnético intenso y constante, el cual provoca la alineación de los momentos magnéticos de los núcleos de los átomos. Con la emisión de la radiación electromagnética, hay núcleos que cambian su estado y liberan energía en forma de fotones. El procesamiento de los fotones como señales hace posible la creación de las imágenes.
Otro ejemplo de ferromagnetismo puede verse en el funcionamiento de un transformador. Gracias a las cualidades ferromagnéticas del núcleo de hierro y apelando a la ley de Faraday, los transformadores pueden modificar con eficiencia los voltajes de la corriente alterna.
El ferromagnetismo también está presente en los imanes permanentes que se emplean en micrófonos, auriculares y parlantes o altavoces para, a través de la interacción de los campos magnéticos, realizar la conversión del sonido en señales eléctricas (y viceversa).
Los cassettes y las cintas de video (VHS) son otros objetos que aprovechan el ferromagnetismo, en este caso para la grabación. Por otro lado, los discos rígidos o discos duros de las computadoras (ordenadores) cuentan con materiales ferromagnéticos que propician el almacenamiento de la información a modo de dominios magnéticos capaces de la representación de bits.
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