En 1903, Fritz Heusler descubrió la aleación Cu₂MnAl, que se comportaba como un imán aunque ninguno de sus metales constituyentes lo fuera. Desde entonces, la familia de las aleaciones de Heusler ha crecido hasta tres mil compuestos, y entre ellos Co₂FeGe es un material que atrae la atención de los físicos por su alta temperatura de Curie y sus perspectivas en espintrónica.
Una aleación magnética puede compararse con una orquesta donde el cobalto y el hierro tocan la parte de la magnetización, mientras que el germanio permanece en silencio. En la red cristalina de Co₂FeGe, los átomos de hierro forman un armazón, y el cobalto y el germanio ocupan los huecos. Los cálculos de primeros principios mostraron que, con un parámetro de red de equilibrio de 5,700 Å (el experimento da 5,738 Å), los estados electrónicos para espines hacia arriba y hacia abajo difieren notablemente: en el hierro y el cobalto, los picos de densidad de estados para una dirección de espín se encuentran por debajo del nivel de Fermi, y para la otra, por encima. Este desdoblamiento de intercambio de las bandas d es lo que crea el momento magnético. El germanio, en cambio, apenas contribuye cerca del nivel de Fermi; sus canales de espín son simétricos: de verdad "permanece en silencio".
Durante mucho tiempo se pensó que Co₂FeGe podría ser un semimetal ideal, un material que para electrones con un espín es un metal y con el otro, un aislante. Precisamente esos materiales se sueñan para la espintrónica, con el fin de crear filtros de espín e inyectores eficientes. Sin embargo, los cálculos con la aproximación de gradiente generalizado (GGA) pura, sin la corrección empírica U que se aplicaba antes, mostraron que en el nivel de Fermi hay una densidad de estados pequeña pero no nula para ambas orientaciones de espín. Esto significa que Co₂FeGe es un ferromagneto metálico, no un semimetal ideal. Es un resultado importante: indica que la predicción del semimetalismo es sensible al modo de tratar las correlaciones electrónicas.
El trabajo ofrece una referencia para elegir el método de cálculo al diseñar materiales espintrónicos basados en aleaciones de Heusler. Si antes no estaba claro si Co₂FeGe seguiría siendo semimetálico al calcular sin parámetros ajustables, ahora se ha demostrado que en GGA puro la aleación es un ferromagneto metálico con fuerte asimetría de espín. Esto no es el final de la historia, sino más bien una invitación a seguir investigando: los funcionales híbridos o el método GW podrían describir con más precisión el desdoblamiento de intercambio, y pequeñas desviaciones de la estequiometría o la sustitución del germanio por silicio quizá abran una verdadera brecha semimetálica. En última instancia, comprender el papel de las correlaciones y la hibridación de los estados d ayudará a controlar la polarización de espín sin parámetros ajustables, y esa es la clave para crear dispositivos espintrónicos fiables.
La temperatura de Curie del Co2FeGe es de 1060 K, superior a la del hierro puro (1043 K); es decir, la aleación sigue siendo magnética a temperaturas donde el hierro ya pierde su imanación.