La temperatura de una habitación baja varios grados mientras el refrigerador funciona sin un solo compresor en movimiento. Dentro no hay freón, sino un trozo de metal que se imana y se desimana. Este es el principio del enfriamiento magnético: al aplicar un campo magnético, el material se calienta, y al retirarlo, se enfría. El ciclo se repite miles de veces y el calor sale del compartimento. La idea no es nueva, pero hasta ahora chocaba con el precio del material de trabajo. El gadolinio, el material de referencia, cuesta unos 300 dólares por kilogramo. Es como un diamante entre los metales.

Los autores del nuevo estudio decidieron prescindir de los “diamantes” de tierras raras. Tomaron tres metales de lo más comunes (hierro, níquel y manganeso) y fundieron una aleación de Fe47.5Ni37.5Mn15. La temperatura de Curie (el punto donde el material pierde su imanación) resultó ser de unos 300 K, justo la temperatura ambiente. La capacidad de enfriamiento relativa (cuánto calor puede transferir el material por ciclo) fue de 297.68 J/kg en un campo de 5 T. Es menos que el gadolinio (410 J/kg), pero el precio cambia el panorama: toda la aleación cuesta unos 8.4 dólares por kilogramo. La eficiencia por dólar es 25.8 veces mayor.

Parecería que se podría ir más allá y hacer nanopartículas de la misma composición; el superparamagnetismo (el comportamiento de partículas magnéticas muy pequeñas) debería potenciar el efecto. Pero aquí los investigadores se llevaron una sorpresa. Las nanopartículas se obtuvieron por ablación láser pulsada en etanol. Al calentar con láser hasta 4000 K, el etanol se descompuso y el carbono penetró en las partículas, hasta un 23.2 at.%, casi el límite de solubilidad en la red cristalina. Como resultado, la temperatura de Curie se disparó a 477 K, muy por encima de la temperatura ambiente. Un material así ya no puede enfriar en condiciones normales.

La historia de las nanopartículas no es un fracaso, sino una valiosa lección. Muestra cómo las impurezas del disolvente pueden cambiar por completo la respuesta magnética. Para todos los que sintetizan nanopartículas por ablación láser en líquidos orgánicos, esto es una señal: verifiquen la composición a nivel atómico. La tomografía de sonda atómica (microscopía con resolución de un solo átomo) permitió ver el carbono dentro de las partículas. Ahora está claro que para volver a la temperatura ambiente se necesita otro disolvente, por ejemplo, agua o nitrógeno líquido, o bien un postratamiento para eliminar el carbono.

La aleación volumétrica ya puede considerarse una alternativa económica al gadolinio en prototipos de refrigeradores magnéticos. La refrigeración magnética promete ser más silenciosa y ecológica que la de compresor, sin gases nocivos ni vibraciones. El camino hacia ella pasa por aleaciones baratas de metales de transición. Y ese camino comienza con un simple trozo de hierro, níquel y manganeso, materiales que la humanidad usa desde hace cientos de años. No hicieron falta diamantes.