Los investigadores demostraron con éxito un método para cambiar un material novedoso entre dos estados no volátiles diferentes a velocidades muy altas y con gran precisión. Los componentes físicos del dispositivo en cuestión son significativamente robustos frente a influencias externas como los campos magnéticos. Estos hechos juntos significan unpodría crearse un dispositivo de memoria de alta velocidad y alta capacidad. Tal dispositivo también sería extremadamente eficiente en energía.
En 1929, el físico teórico Hermann Weyl estaba explorando la ecuación de Dirac recién derivada, que describe muchas cosas en física de partículas y condujo al descubrimiento de la antimateria. Notó que la ecuación implicaba la existencia de una partícula sin masa que se conoció como el fermión de WeylSe creía que esta era la partícula elemental del neutrino. Casi un siglo después, en 2015, el fermión de Weyl finalmente se descubrió en la realidad, y en los años posteriores, los físicos no solo comienzan a comprenderlo, sino también a encontrar usos potenciales para él.Un equipo que incluye investigadores del laboratorio dirigido por el profesor Satoru Nakatsuji en el Instituto de Física del Estado Sólido y el Departamento de Física de la Universidad de Tokio encontró una manera de usar fermiones Weyl para crear dispositivos de memoria avanzados.
"Spintronics es una palabra que probablemente entusiasmará a aquellos interesados en el futuro de la tecnología. En términos generales, es algo que podría reemplazar y reemplazar muchas funciones electrónicas en los dispositivos actuales", explicó el investigador asociado Tomoya Higo. "Por un tiempo, ahora,Los materiales ferromagnéticos, imanes que se comportan de una manera familiar, se han utilizado para explorar los fenómenos espintrónicos. Pero hay una mejor clase de materiales magnéticos para este propósito llamados materiales antiferromagnéticos, que parecen más difíciles de trabajar pero tienen muchas ventajas ".
Los antiferromagnéticos son materiales interesantes porque ofrecen a los investigadores muchas propiedades útiles que ofrecen los materiales ferromagnéticos, pero están menos sujetos a campos magnéticos externos debido a una disposición única de sus partes constituyentes. Esto es un beneficio cuando se trabaja hacia dispositivos de memoria, como precisión yla robustez es importante, pero esta disposición especial también hace que sea más difícil manipular el material según sea necesario.
"No era del todo obvio si se puede controlar un estado antiferromagnético con un pulso eléctrico simple como si fuera uno ferromagnético", dijo Nakatsuji.
Aquí es donde entran los fermiones Weyl mencionados anteriormente.
"En nuestra muestra aleación de manganeso-estaño antiferromagnético Mn3Sn, existen fermiones de Weyl en los puntos de Weyl en el espacio de momento no es un espacio físico sino una forma matemática de representar el momento de las partículas en un sistema. Estos puntos de Weyl tienen dos estados posiblesque podría representar dígitos binarios ", explicó el becario de investigación postdoctoral Hanshen Tsai." Nuestro descubrimiento revolucionario es que podemos cambiar un punto de Weyl entre estos estados con una corriente eléctrica externa aplicada a capas delgadas vecinas de Mn3Sn y platino o tungsteno. Este método esllamado cambio de par de giro en órbita "
"Nuestro descubrimiento indica que el fermión de Weyl sin masa perseguido por los físicos se ha encontrado en nuestro imán, y además puede ser manipulado eléctricamente", agregó Nakatsuji.
Gracias a una señal muy grande hecha por fermiones de Weyl en Mn3Sn, es posible la detección del cambio de torque de la órbita giratoria. La tasa de cambio que corresponde a la rapidez con la que se puede escribir o leer la memoria basada en dicha tecnología está en la regiónde billones de veces por segundo, o terahercios. La memoria actual de la computadora de gama alta cambia unos miles de millones de veces por segundo, o gigahercios. Entonces, cuando se da cuenta, podría dar lugar a un salto considerable en el rendimiento, pero todavía hay un camino por recorrer.
"Hubo dos grandes desafíos en nuestro estudio. Uno fue optimizar la síntesis de películas delgadas de Mn3Sn. El otro fue descubrir el mecanismo de cambio", dijo Higo. "Estamos emocionados no solo porque encontramos algunos fenómenos interesantes, sino porquepodemos esperar que nuestros hallazgos tengan aplicaciones importantes en el futuro. Al crear nuevos materiales, descubrimos nuevos fenómenos que pueden conducir a nuevos dispositivos. Nuestra investigación está llena de sueños ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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