Un patrón magnético de tres rivales exprés
El campo magnético aumenta, pero la magnetización se queda congelada en su sitio. Como una balanza a la que añades peso y la aguja no se mueve hasta que se acumula lo suficiente para saltar a la siguiente marca. Así se comportan los cristales de tetraboruros de tierras raras, y los físicos llevaban décadas sin entender por qué.
Dentro de estos cristales, los iones de metales de tierras raras se asientan en los nodos de una red geométrica especial: la red de Shastry-Sutherland, similar a un parquet de cuadrados y triángulos. Esta disposición crea frustración magnética: los espines de los electrones (sus diminutas agujas magnéticas) no pueden complacer a todos sus vecinos a la vez y se ven obligados a buscar un compromiso complejo. Los autores del nuevo trabajo añadieron a esta imagen otros dos actores: la energía cinética de los electrones y el efecto Kondo, en el que los electrones de conducción apantallan los momentos magnéticos de los iones, apagándolos.
Mediante un modelado híbrido y semiclásico de Monte Carlo se lograron reproducir todas las mesetas de magnetización observadas experimentalmente: en 1/6, 2/9, 1/4, 1/3, 1/2, 2/3 y 3/4 del máximo. La mayoría de estos estados resultaron estar parcialmente apantallados por Kondo: una parte de los espines queda "congelada" por el campo, mientras que otra parte sigue interactuando con los electrones. Lo más sorprendente es que la extraña magnetorresistencia medida en ErB4 y TmB4 recibió una explicación inesperadamente simple dentro de este mecanismo.
Así, un modelo construido a partir de tres principios en competencia no solo desenredó el viejo enigma del metamagnetismo, sino que también abrió una vía para predecir nuevas fases correlacionadas en otras redes de Kondo frustradas. Ahora los físicos pueden buscar deliberadamente materiales donde este triple juego genere texturas magnéticas aún más extrañas.
La palabra "metamagnetismo" proviene del griego "metá", que significa "después, más allá", y se refiere a un salto brusco en la magnetización ante un pequeño cambio en el campo, como si el imán se "despertara" de repente.
En la novela de Greg Egan "La escalera de Schild", los físicos exploran estados exóticos de la materia en condiciones de fuertes frustraciones cuánticas, donde el propio espacio-tiempo se convierte en una especie de red frustrada.