Los investigadores demostraron la generación eléctrica y el control de vórtices antimagnéticos

Un nuevo estudio ha demostrado por primera vez cómo se puede lograr la creación y el control eléctrico de vórtices magnéticos en antiimanes, un descubrimiento que aumentará la capacidad de almacenamiento de datos y la velocidad de los dispositivos de próxima generación.

Investigadores de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham utilizaron técnicas de imágenes magnéticas para mapear la estructura de los vórtices magnéticos recién formados y mostrar su movimiento de ida y vuelta debido a pulsos eléctricos alternos. Sus hallazgos han sido publicados en Nanotecnología de la naturaleza.

«Este es un momento emocionante para nosotros. Estos vórtices magnéticos se han propuesto como portadores de información en dispositivos de memoria de próxima generación, pero hasta ahora ha sido escasa la evidencia de su existencia en antiferromagnetos. Ahora, no solo los generamos, sino que también muévalos de forma controlable”. Otro éxito de nuestro material, CuMnAs, ha estado en el centro de muchos avances en la electrónica antiferromagnética en los últimos años, dice Oliver Amin.

CuMnAs tiene una estructura cristalina definida, cultivada en vacío casi total y capa atómica por capa atómica. Se ha demostrado que actúa como un interruptor cuando es pulsado por corrientes eléctricas, y el grupo de investigación de Nottingham, dirigido por el Dr. Peter Wadley, junto con colaboradores internacionales, han «ampliado» el tejido magnético controlado; Primero con la visualización de paredes de dominio en movimiento, ahora con la generación y control de vórtices magnéticos.

La clave de esta investigación es una técnica de imagen magnética llamada microscopía electrónica de fotoemisión, que se realizó en las instalaciones de sincrotrón del Reino Unido, Diamond Light Source. El sincrotrón produce un haz colimado de rayos X polarizados, que se emiten a la muestra para probar el estado magnético. Esto permite la resolución espacial de texturas magnéticas tan pequeñas como 20 nm.

Los materiales magnéticos han sido importantes tecnológicamente durante siglos, desde la brújula hasta los discos duros modernos. Sin embargo, casi todos estos materiales pertenecen a un tipo de orden magnético: el ferromagnetismo. Este es el tipo de imán con el que todos estamos familiarizados, desde imanes de nevera hasta motores de lavadora y discos duros de computadora. Produce un campo magnético externo que podemos «sentir» porque a todos los pequeños momentos magnéticos atómicos que lo componen les gusta alinearse en la misma dirección. Esta es el área que hace que los imanes de nevera se peguen, lo que a veces vemos con limaduras de hierro.

Debido a que carecen de un campo magnético externo, los antiferromagnetos son difíciles de detectar y, hasta hace poco, difíciles de controlar. Es por eso que casi no encuentran aplicaciones. Los antiferromagnetos no producen ningún campo magnético externo porque todos los pequeños momentos atómicos que los constituyen apuntan en direcciones completamente opuestas entre sí. Al hacerlo, se cancelan entre sí y no se produce ningún campo magnético externo: no se adhieren a los refrigeradores ni desvían la aguja de una brújula.

Pero los antiferromagnetos son magnéticamente más fuertes y el movimiento de sus diminutos momentos atómicos se produce unas 1000 veces más rápido que el de los ferroimanes. Esto puede crear una memoria de computadora que funcionará mucho más rápido que la tecnología de memoria actual.

«Los antiferromagnetos tienen el potencial de competir con otras formas de memoria, lo que podría conducir a un rediseño de la arquitectura informática, aumentos masivos de velocidad y ahorro de energía. La potencia informática adicional podría tener un gran impacto social. Estos resultados son realmente emocionantes porque nos acercan a darse cuenta del potencial de los materiales antiferromagnéticos para transformar el panorama digital”, dice el Dr. Peter Wadley.