Un experimento en Suecia ha demostrado control sobre un nuevo tipo de magnetismo, lo que brinda a los científicos una nueva forma de explorar un fenómeno con un gran potencial para mejorar la electrónica, desde el almacenamiento de la memoria hasta la eficiencia energética.
Usando un dispositivo que acelera electrones Para las velocidades cegadoras, un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Nottingham duchó una oblea ultra delina del telururo de manganeso con radiografías de diferentes polarizaciones, para revelar cambios en una escala nanométrica que refleja la actividad magnética a diferencia de cualquier cosa vista antes.
Para que un trozo de hierro bastante mundano se transforme en algo un poco más magnéticosus partículas constituyentes deben organizarse para que sus electrones no deportados se alineen de acuerdo con Una propiedad conocida como Spin.
Al igual que el giro de una bola, esta característica cuántica de las partículas tiene un empuje angular. A diferencia de la rotación de un objeto físico, este empuje solo viene en una de dos direcciones, convencionalmente descrita como arriba y abajo.
En materiales no magnéticos, estos vienen como un par de uno hacia arriba y uno hacia abajo, cancelándose mutuamente. No es así en materiales como hierro, níquel y cobalto. En estos, los electrones solitarios pueden unir fuerzas de una manera bastante extraordinaria.
Organizar los giros aislados puede resultar en una fuerza norte y sur exagerada que podríamos usar para recoger clips de papel o atraer dibujos para niños a las puertas del refrigerador.
Por el mismo razonamiento, alentar a los electrones no hartados a organizarse de manera que cancelen por completo sus orientaciones basadas en el giro aún puede considerarse una forma de magnetismo, solo una bastante aburrida que parece completamente inactiva desde la distancia.
Conocido como antiferromagnetismoes un fenómeno que ha sido teorizado y jugado con durante la mayor parte de un siglo.
Más recientemente, una tercera configuración de partículas en materiales ferromagnéticos fue teorizado.
En lo que se conoce como altermagnetismo, las partículas se organizan de manera canceladora como antiferromagnetismo, pero giran lo suficiente como para permitir fuerzas confinadas a nanoescala, no lo suficiente como para fijar una lista de compras a su congelador, pero con propiedades discretas a las que los ingenieros están interesados en manipular en almacenamiento de datos o canalizar energía.
“Los altermagnets consisten en momentos magnéticos que apuntan antiparalelos a sus vecinos”. explica Físico de la Universidad de Nottingham Peter Wadley.
“Sin embargo, cada parte del cristal que alberga estos pequeños momentos se gira con respecto a sus vecinos.
Los experimentos tienen Desde confirmado La existencia de este “alterar” el magnetismo. Sin embargo, ninguno había demostrado directamente que era posible manipular sus pequeños vórtices magnéticos de manera que pudiera resultar útil.
Wadley y sus colegas demostraron que una hoja de telururo de manganeso solo unos pocos nanómetros de espesor podría distorsionarse de manera que creó intencionalmente remolinos magnéticos en la superficie de la oblea.
Usando el sincrotrón productor de rayos X en el Laboratorio Max IV En Suecia para obtener imágenes del material, no solo produjeron una visualización clara del altermagnetismo en la acción, sino que mostraron cómo se puede manipular.
“Nuestro trabajo experimental ha proporcionado un puente entre los conceptos teóricos y la realización de la vida real, que con suerte ilumina un camino para desarrollar materiales altermagnéticos para aplicaciones prácticas”, dice El físico de la Universidad de Nottingham, Oliver Amin, quien dirigió la investigación con el estudiante de doctorado Alfred Dal Din.
Esas aplicaciones prácticas son todas teóricas por ahora, pero tienen un gran potencial en todos los campos de la electrónica y la informática como una especie de sistema de memoria basado en giroo servir como un trampolín para aprender cómo las corrientes pueden moverse en superconductores de alta temperatura.
“Estar entre los primeros en ver el efecto y las propiedades de esta nueva clase prometedora de materiales magnéticos durante mi doctorado ha sido un privilegio inmensamente gratificante y desafiante”. dice Dal Din.
Esta investigación fue publicada en Naturaleza.