Un equipo de investigación ha conseguido inducir el ferromagnetismo, una propiedad clave de los imanes convencionales, en el óxido de vanadio puro, un compuesto que no había sido reconocido anteriormente por tal comportamiento magnético. A través de una serie de experimentos, el equipo verificó que, al ajustar con precisión el estado de oxidación de los iones de vanadio, podían inducir al elemento a comportarse magnéticamente.
El estudio ha sido publicado en la revista Advanced Functional Materials, y fue liderado por el profesor Chun-Yeol You del Departamento de Física y Química del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST).
Avances en el estudio del óxido de vanadio
El óxido de vanadio (VO) es conocido por su transición metal-aislante (MIT), un fenómeno en el que su conductividad eléctrica cambia drásticamente dependiendo de la temperatura. Mientras que sus propiedades electrónicas han sido ampliamente estudiadas, sus propiedades magnéticas, especialmente la posibilidad de ferromagnetismo, han permanecido en gran medida inexploradas. Generalmente, el VO exhibe comportamientos antiferromagnéticos o paramagnéticos, lo que limita su aplicación como material magnético.
Sin aplicar dopaje o introducir defectos estructurales, el equipo investigó si el óxido de vanadio puro podría volverse ferromagnético únicamente mediante la variación de su estado de oxidación. Para lograrlo, depositaron capas delgadas de vanadio metálico y ajustaron sistemáticamente la concentración de oxígeno, produciendo películas delgadas con diferentes niveles de oxidación.
Los resultados revelaron una tendencia clara: los estados de oxidación más bajos conducían a un comportamiento ferromagnético más fuerte, mientras que los estados de oxidación más altos lo disminuían. Es notable que se observó ferromagnetismo cuando coexisten iones de vanadio en diferentes estados de oxidación (por ejemplo, Vanadio (III) y Vanadio (IV)) dentro del material. Este comportamiento ferromagnético emergió en regiones localizadas y fue consistente con las predicciones de la Teoría de Funcionales de Densidad (DFT), lo que refuerza la validez de los resultados experimentales.
Anteriormente, se creía generalmente que alcanzar el ferromagnetismo en el óxido de vanadio requería factores extrínsecos, como el dopaje químico o imperfecciones estructurales. Sin embargo, este estudio demuestra que las propiedades magnéticas pueden ser diseñadas mediante el control de la oxidación por sí solas, representando un avance significativo en la comprensión del óxido de vanadio.
El profesor You comentó: «Confirmamos que el estado de valencia mixta de los iones de vanadio juega un papel crítico en la generación de ferromagnetismo, y esta propiedad puede ser afinada mediante el control de los niveles de oxidación. Estos hallazgos podrían proporcionar principios de diseño valiosos para el desarrollo de materiales magnéticos avanzados y ayudar a establecer una plataforma de materiales fundamental para dispositivos de información de próxima generación.»
Más información:
Kwonjin Park et al, Control of Ferromagnetism of Vanadium Oxide Thin Films by Oxidation States, Advanced Functional Materials (2025). DOI: 10.1002/adfm.202422966
Proporcionado por
Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology
