La presión convierte un metal en imán exprés
El cristal de óxido de osmio OsO₂ se parece a un adolescente testarudo: en condiciones normales se comporta como un metal común, pero basta con apretar con más fuerza y su carácter cambia. Los físicos cultivaron este material en forma de monocristales de alta calidad y descubrieron que a presión ambiente el OsO₂ es un buen conductor con un claro comportamiento de líquido de Fermi, donde los electrones se dispersan fuertemente entre sí, como una multitud en un pasillo estrecho.
Las mediciones magnéticas mostraron que los cristales son paramagnéticos de manera isotrópica: sus momentos magnéticos están orientados al azar, como agujas de brújula esparcidas sobre una mesa. Pero los cálculos teóricos predicen que dentro del material se esconde el altermagnetismo, un estado especial en el que los espines de los electrones están alineados de forma antiparalela, pero debido a la simetría del cristal, la energía de los electrones con diferentes espines se divide, como dos gemelos que toman caminos distintos. Los experimentos de espectroscopía de fotoemisión aún no han visto esta división en las bandas de volumen, pero la teoría indica que la presión es la clave.
Los cálculos con funcionales híbridos muestran que la presión intensifica la repulsión coulombiana entre electrones (el parámetro U), y el material recorre el camino de metal paramagnético a metal altermagnético, y luego a aislante altermagnético. Es como afinar una guitarra: al girar la clavija, cambiamos el tono; aquí, al comprimir el cristal, cambiamos su estado magnético.
Por ahora, en el experimento no se ha observado la división altermagnética, pero los cálculos proporcionan una hoja de ruta clara. Quizás futuras investigaciones a alta presión permitan ver este efecto, abriendo el camino para controlar las propiedades magnéticas de los materiales mediante una simple compresión.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2603.07008
Altermagnets with compensated spin structures and nonrelativistic spin splitting have emerged as a new class of magnetic materials. Rutile OsO2 has been theoretically predicted to be altermagnetic, but experimental studies have been limited by synthesis challenges. We have succeeded in synthesizing high-quality single crystals of rutile OsO2. Electrical transport studies reveal that OsO2 is highly conductive and exhibits clear Fermi liquid behavior, indicating strong electron-electron scattering. Magnetic measurements show that the crystals are isotropically paramagnetic. Density-functional theory calculations indicate that bulk OsO2 is semimetallic with coexisting electron and hole pockets, with its magnetic ground state strongly dependent on the on-site Coulomb correlation U. Angle-resolved photoemission spectroscopy studies unveil that the bulk bands do not yet show altermagnetic spin splitting. Interestingly, resistivity is rather pressure sensitive: at 44 GPa, a clear metal-insulator transition occurs. Hybrid functional calculations reveal that applying pressure significantly increases the Hubbard U value, driving a phase transition from a paramagnetic metal to an altermagnetic metal, and eventually to an altermagnetic insulator. These findings suggest that tuning external pressure effectively modulates the magnetic ground state of OsO2, providing a pathway to realize altermagnetism in this material.
La presión de 44 GPa, a la que el OsO₂ se convierte en aislante, es comparable a la presión en el manto terrestre a unos 1200 kilómetros de profundidad.
En la novela de Arthur C. Clarke «El fin de la infancia», los alienígenas controlan las propiedades de los materiales mediante campos desconocidos; aquí, los científicos lo hacen con presión ordinaria.