Estudiamos propiedades físicas de moléculas, partículas o hilos, que contienen entre unos pocos átomos y muchos miles, auto-organizados en retículas de 2- y 3-dimensiones, utilizando nuevas técnicas experimentales desarrolladas ex-profeso. La respuesta magnética de clusters metálicos está dominada por las especiales propiedades electrónicas de los átomos situados en la superficie. Hemos encontrado que se puede incrementar la anisotropía magnética de nanopartículas de Co recubriéndolas por un metal noble (Cu, Au).

Mediante experimentos de XMCD, se observa también un aumento del momento orbital magnético del Co y la polarización de los electrones de la banda de conducción de Cu y Au. Estos resultados muestran que la hibridación de los electrones d del Co con la banda de conducción de estos metales origina el cambio en la anisotropía. Hemos encontrado también que las interacciones mutuas entre los espines de las nanopartículas ralentizan la velocidad de inversión de dichos espines. Este efecto puede eliminarse aplicando un campo magnético externo de magnitud similar a la de los campos dipolares.
Un estudio experimental y teórico realizado sobre clusters moleculares de Mn₁₂ (moléculas-imán), revela que el efecto túnel de su espín da lugar a una contribución enorme, sin análogo clásico, a la susceptibilidad no lineal magnética. Esta “no-linealidad cuántica” permite obtener información acerca de los tiempos de decoherencia. Cristales moleculares formados por clusters son también sistemas modelo para estudiar fenómenos magnéticos colectivos en redes de nanoimanes. Usando difracción de neutrones a muy bajas temperaturas, estudiamos el orden (super-)ferromagnético inducido por las interacciones dipolares en un cristal de acetato de Mn₁₂. Los espines alcanzan su estado de equilibrio mutuo invirtiéndose por efecto túnel, estimulado por un campo magnético perpendicular al eje de anisotropía. Por último, hemos comenzado una línea de investigación de nanopartículas magnéticas sintetizadas en la cavidad nanométrica de la proteína ferritina.