Un equipo internacional de científicos de los Países Bajos, Alemania y Rusia ha demostrado con éxito un esquema de control de magnetización ultrarrápido y de alta eficiencia energética, como Fotónica de la naturaleza publicado el 3 de octubre de 2016. Con fotones de terahercios de baja energía, el equipo logró hacer que un imán se balanceara en una billonésima de segundo.
"Nuestro hallazgo aborda la ambición tecnológica a largo plazo de una manipulación directa y de alta velocidad de bits de datos magnéticos por un campo eléctrico, que se logra a frecuencias de terahercios en nuestro experimento", dice el Dr. Rostislav Mikhaylovskiy, líder del proyectoen la Universidad de Radboud en los Países Bajos.
Los investigadores generaron pulsos de campo eléctrico muy fuertes, que tienen un ciclo en 1 picosegundo, es decir, una billonésima de segundo. La frecuencia correspondiente se llama terahercios, que es un billón de hercios. El campo eléctrico de terahercios es tan fuerte que puede inducirun voltaje de un millón de voltios en un imán. De ese modo perturba el movimiento orbital de los electrones y desvía la dirección del eje de anisotropía magnética. Es importante destacar que este proceso ocurre tan rápido que la magnetización no puede seguir esta nueva orientación. En cambio, la magnetizacióncomienza a tambalearse. La amplitud de las oscilaciones de magnetización se escala de forma no lineal con el campo eléctrico impulsor.
control de campo eléctrico del magnetismo
"La no linealidad inducida por el primer campo de terahercios en la amplitud de las oscilaciones de magnetización marca un hito de la fotónica por sí sola", agrega el profesor Rupert Huber, quien dirigió el estudio en la Universidad de Regensburg. El Dr. Mikhaylovskiy explica: "La sabiduría convencional se ha basadoprincipalmente en los campos magnéticos de terahercios que son relativamente débiles. La grabación magnética ultrarrápida requiere campos magnéticos de terahercios con amplitudes de docenas de Tesla que están mucho más allá de la tecnología actual. Tuvimos una idea diferente: utilizar el campo eléctrico mucho más fuerte para el control deanisotropía. Gracias a la escala no lineal del efecto descubierto, los umbrales de campo aún predichos para la conmutación magnética de terahercios pueden reducirse en un orden de magnitud. "
El trabajo se basa en los experimentos de la Universidad de Radboud para cambiar imanes con luz. La conmutación eléctrica es igualmente rápida, pero mucho más eficiente energéticamente, explica Mikhaylovskiy. "Aquí utilizamos fotones de terahercios de baja energía con energías iguales a las del espín yexcitaciones orbitales subyacentes al magnetismo. Hasta la fecha, la manipulación de la luz se basaba en el uso de fotones visibles con energías de un electronvoltio. Eso es más de cien veces más grande que la escala de energía intrínseca del magnetismo, que mide de uno a diez milielectronvoltios.
aplicable en dispositivos de grabación
Él cree que el hallazgo será aplicable en dispositivos de grabación en el futuro previsible, utilizando amplificadores de transistores de alta frecuencia en combinación con antenas de campo cercano hechas a medida. "Actualmente, estamos trabajando para lograr campos de terahercios más altos suficientes para la magnetizacióninversión utilizando antenas de terahercios. Otro paso siguiente es realizar estudios sistemáticos del control ultrarrápido de la interacción espín-órbita y la anisotropía magnética en un amplio rango espectral, para comparar las eficiencias del bombeo en el infrarrojo lejano, medio y visiblerangos y, por lo tanto, para identificar el enfoque más eficiente, menos disipativo y más rápido para la manipulación de giros.
El novedoso hallazgo abre una nueva línea de investigación en la Universidad de Radboud. La instalación de Nijmegen FELIX con sus láseres de electrones libres es ideal para una mayor investigación del control no lineal del magnetismo en terahercios. La longitud de onda del láser FELIX es similar a las utilizadas en elPara identificar las excitaciones que permitan una conmutación de bits magnéticos aún más rápida y energéticamente eficiente, la longitud de onda de los láseres de electrones libres se puede ajustar en un rango muy amplio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Radboud . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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