El proyecto europeo 3D-Sky ha estudiado cómo aprovechar el calor, incluido el que desperdician los dispositivos electrónicos, un reto debido a la digitalización de la sociedad y a que el aumento de las necesidades de procesamiento y almacenamiento de datos están incrementando el consumo energético
El trabajo de Alberto Anadón, que desarrolló el proyecto contratado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas en el INMA (CSIC-UNIZAR) y acaba de incorporarse a la Universidad de Zaragoza con un contrato Ramón y Cajal, se ha llevado a cabo dentro del programa Marie Skłodowska-Curie
Zaragoza, 08 de septiembre. Ordenadores, móviles y centros de datos consumen cada vez más energía y una parte de ella termina perdiéndose en forma de calor. ¿Y si, en lugar de desperdiciar ese calor, pudiéramos aprovecharlo para ayudar a almacenar y mover información? Esta es una de las ideas que ha explorado 3D-Sky (Thermo-spin 3D Platform for Skyrmion motion), un proyecto Marie Skłodowska-Curie de la Unión Europea desarrollado en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza, entre julio de 2024 y junio de 2026.
El proyecto ha sido desarrollado por Alberto Anadón, investigador contratado por el CSIC en el INMA, bajo la supervisión de la investigadora Cristina Bran (CSIC) y en estrecha colaboración con el grupo de Amalio Fernández-Pacheco en TU Wien (Viena). El objetivo ha sido explorar nuevas estrategias para utilizar el calor -incluido el calor residual que generan los propios dispositivos- como una herramienta capaz de controlar y desplazar información magnética a escala nanométrica.
El reto al que trata de responder esta investigación es cada vez más relevante. La creciente digitalización de la sociedad y el aumento de las necesidades de procesamiento y almacenamiento de datos están incrementando el consumo energético asociado a las tecnologías de la información. Una parte importante de esa energía acaba disipándose y perdiéndose en forma de calor.
3D-Sky propone darle la vuelta a este problema: en lugar de considerar el calor únicamente como una pérdida energética que hay que eliminar, la investigación estudia cómo aprovecharlo para controlar estructuras magnéticas que podrían desempeñar un papel en futuras tecnologías de almacenamiento y procesamiento de información.
Diminutos remolinos magnéticos para almacenar información
Los protagonistas del proyecto son los Skyrmiones magnéticos, unas configuraciones extremadamente pequeñas y estables de la magnetización de un material que pueden imaginarse como diminutos “remolinos” magnéticos.
Su tamaño nanométrico -miles de veces menor que el grosor de un cabello humano-, su estabilidad y la posibilidad de desplazarlos dentro de determinados materiales los convierten en candidatos de gran interés para futuras generaciones de dispositivos de almacenamiento y procesamiento de información.
La posibilidad de utilizar estas estructuras como portadoras de información podría contribuir, en el futuro, al desarrollo de memorias con una mayor densidad de almacenamiento, más rápidas y con un menor consumo energético.
En este contexto, 3D-Sky ha estudiado cómo los cambios y gradientes de temperatura pueden generar fuerzas capaces de influir en el movimiento de los Skyrmiones. El objetivo es comprender cómo el propio calor puede convertirse en una herramienta útil para manipular información magnética a escalas extremadamente pequeñas.
Entre los resultados del proyecto destaca la demostración de que un pulso de calor puede crear Skyrmiones individuales “a demanda”: en dispositivos con microcalentadores integrados en colaboración con la Universidad Autónoma de Madrid. Un pulso térmico rompe los dominios magnéticos en Skyrmiones aislados y estables.
Llevar el nanomagnetismo a la tercera dimensión
La segunda gran apuesta del proyecto ha sido abandonar la tradicional geometría plana de los dispositivos para explorar el magnetismo en tres dimensiones. Durante 3D-Sky se han fabricado nanoestructuras tridimensionales con geometrías como rampas, herraduras o hélices mediante Focused Electron Beam Induced Deposition (FEBID), una técnica que puede entenderse como una forma de “impresión 3D” a escala nanométrica. El proceso utiliza el haz de electrones de un microscopio electrónico para fabricar estructuras con formas extremadamente complejas y dimensiones nanométricas.
Trabajar en tres dimensiones abre nuevas posibilidades porque la propia geometría de las nanoestructuras permite modificar y controlar tanto la distribución del calor como el comportamiento del magnetismo de formas que no son posibles en los circuitos planos convencionales.
Esta combinación de nanomagnetismo 3D y termoespintrónica abre así nuevas vías de investigación para estudiar cómo interactúan la temperatura, la geometría y el magnetismo y cómo estas interacciones podrían aprovecharse en futuras tecnologías de la información.
Una red de colaboración para avanzar en nuevas tecnologías magnéticas
El proyecto 3D-Sky se ha desarrollado en estrecha colaboración con el grupo de Amalio Fernández-Pacheco en TU Wien (Viena) y ha permitido establecer y reforzar colaboraciones científicas con diferentes instituciones nacionales e internacionales, entre ellas la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), CUNEF Universidad, el Sincrotrón ALBA y el Institut Jean Lamour (CNRS-Universidad de Lorena, Francia).
Esta red permite combinar capacidades complementarias en fabricación de nanoestructuras tridimensionales, caracterización magnética avanzada y estudio de materiales y fenómenos físicos a escala nanométrica.
La finalización de 3D-Sky no supone el cierre de esta línea de investigación. Desde el pasado 1 de julio, Alberto Anadón ha iniciado un contrato Ramón y Cajal en la Universidad de Zaragoza para continuar desarrollando su investigación en el INMA.
Esta nueva etapa permitirá profundizar en el estudio del nanomagnetismo tridimensional y la termoespintrónica, dando continuidad al conocimiento, las capacidades y las colaboraciones generadas durante el proyecto europeo.
El siguiente paso será trasladar los experimentos térmicos a estructuras completamente tridimensionales, como las nanoestructuras en forma de herradura que ya han sido fabricadas, y comprender con mayor precisión qué mecanismos físicos permiten que la temperatura impulse el movimiento de los Skyrmiones.
La incorporación de Alberto Anadón a través del programa Ramón y Cajal permitirá consolidar una línea de investigación situada en la frontera entre la física de materiales, el nanomagnetismo y las futuras tecnologías de la información, dando continuidad a una trayectoria científica impulsada por un programa europeo de excelencia como las acciones Marie Skłodowska-Curie y reforzando la capacidad del instituto para atraer y consolidar talento investigador.
El proyecto 3D-Sky ha sido financiado por la Unión Europea a través de las acciones Marie Skłodowska-Curie del programa Horizonte Europa (acuerdo de subvención nº 101108063).
Centro de Excelencia Severo Ochoa
El Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) ha sido el primero de nuestra Comunidad Autónoma en obtener la acreditación de excelencia Severo Ochoa, que concede la Agencia Estatal de Investigación. Ese reconocimiento supone una financiación de 4,5 millones de euros y la dotación de cinco contratos predoctorales para el periodo 2024-2028.
El INMA es un instituto mixto de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza (Unizar). Con alrededor de 300 miembros, tiene más de 40 proyectos europeos en curso y una media anual de 300 publicaciones y 7 millones de euros obtenidos en programas públicos competitivos. Además, trabaja en colaboración con la industria.
08-09-2026
