El floreciente campo de la espintrónica aprovecha los giros de electrones, en lugar de su carga, para mejorar los dispositivos de estado sólido como los discos duros y los componentes del teléfono celular al prolongar la vida útil de la batería. Sin embargo, los desarrollos espintrónicos se topan cada vez más con una barrera conocidacomo el límite de Slater-Pauling, el máximo de cuán apretado puede un material empacar su magnetización. Ahora, una nueva película delgada está lista para romper este punto de referencia de décadas.
Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Montana y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley anuncia esta semana en letras de física aplicada , de AIP Publishing, que construyeron una película delgada estable hecha de hierro, cobalto y manganeso que cuenta con un momento atómico promedio potencialmente 50 por ciento mayor que el límite de Slater-Pauling. Hecho con una técnica conocida como epitaxia de haz molecular MBE, la aleación cúbica centrada en el cuerpo ternario bcc presenta una densidad de magnetización de 3.25 magnetonos Bohr por átomo, superando el máximo considerado anteriormente de 2.45.
"Lo que tenemos es un avance potencial en uno de los parámetros más importantes de los materiales magnéticos", dijo Yves Idzerda, autor del artículo de la Universidad Estatal de Montana. "Los grandes momentos magnéticos son como la resistencia del acero: cuanto más grande esel mejor."
La curva Slater-Pauling describe la densidad de magnetización para aleaciones. Durante décadas, las aleaciones binarias de hierro-cobalto FeCo han reinado supremamente, publicando un momento atómico promedio máximo de 2,45 magnetonos Bohr por átomo y definiendo el límite de corriente para una densidad de magnetización de aleación establePreviamente, los investigadores mezclaron aleaciones de FeCo con metales de transición de alto momento magnético, como el manganeso. Sin embargo, cuando se fabrican estas aleaciones ternarias, pierden gran parte de su estructura de CCB, un componente clave de su alto magnetismo.
En cambio, este equipo recurrió a MBE, una técnica meticulosa similar a cubrir un sustrato con perlas de átomos metálicos individuales, una capa a la vez, para crear una película de 10-20 nanómetros de Fe9Co62Mn29. Aproximadamente el 60 por ciento de las composiciones disponibles se mantuvola estructura de bcc como una película delgada, en comparación con solo el 25 por ciento a granel.
Para comprender mejor la composición y la estructura de la aleación, el grupo utilizó espectroscopía de absorción de rayos X y reflexión de difracción de electrones de alta energía. Los resultados del dicroísmo circular magnético de rayos X mostraron que el nuevo material produjo un momento atómico promedio de 3.25 magnetons Bohrpor átomo. Cuando se probó con una magnetometría de muestra vibratoria más estándar, a pesar de que esta densidad de magnetización disminuyó, todavía estaba significativamente por encima del límite de Slater-Pauling - 2.72.
Idzerda dijo que esta discrepancia proporcionará áreas de investigación futura, y agregó que la interfaz entre el manganeso y el sustrato dentro del cristal podría explicar la brecha.
"He guardado el optimismo para esto porque la técnica que utilizamos es un poco no estándar y tenemos que convencer a la comunidad del rendimiento de este material", dijo Idzerda.
Idzerda y su equipo ahora investigarán la robustez de las aleaciones de hierro-cobalto-manganeso y técnicas de fabricación más eficientes. También planean explorar cómo la epitaxia del haz molecular podría conducir a otras películas delgadas altamente magnéticas, mezclando potencialmente cuatro o más transicionesrieles.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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