Cuando se enfría a -272°C, el cristal Fe₄Nb₂O₉ se convierte en un patrón magnético donde las agujas atómicas no se alinean en una sola fila, sino que se abren en abanico. Es como si una multitud se quedara inmóvil, pero cada persona mirara en una dirección distinta, en lugar de mirar la nuca del vecino. Esta disposición de los momentos magnéticos se denomina no colineal, y resulta ser la responsable del comportamiento inusual del material.
Los científicos irradiaron la muestra con neutrones y observaron los rayos reflejados. A diferencia de los rayos X, los neutrones son sensibles a los campos magnéticos de los átomos, por lo que el patrón de reflexiones permite reconstruir hacia dónde apuntan las agujas magnéticas. Descubrieron que a 1,5 kelvin (es decir, -271,65°C) aparece en el cristal una componente notable del momento magnético a lo largo del eje vertical, y los momentos forman una estructura antiferromagnética: los átomos vecinos apuntan en direcciones opuestas, pero no exactamente opuestas, sino en ángulo.
Esta estructura explica por qué el Fe₄Nb₂O₉ reacciona tan fuertemente a un campo magnético cambiando su permitividad dieléctrica. Cuando el campo hace girar las agujas magnéticas, la red cristalina se deforma ligeramente y el material modifica sus propiedades eléctricas. Este fenómeno se conoce como efecto magnetoeléctrico y abre el camino a dispositivos donde un campo magnético controla la corriente eléctrica sin cables.
Ahora que se conoce el patrón magnético exacto, los ingenieros pueden ajustar las condiciones de crecimiento de los cristales para potenciar el efecto deseado. Quizás estos materiales aparezcan en sensores de campo magnético, memorias no volátiles o elementos que conviertan vibraciones en electricidad.
El Fe₄Nb₂O₉ es uno de los pocos materiales cuya transición magnética ocurre a una temperatura superior a la ambiente, por lo que puede utilizarse en condiciones normales, no solo en un refrigerador de laboratorio.