Un equipo de científicos que trabaja en el Laboratorio Nacional de Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE y dirigido por el físico de la Universidad del Norte de Illinois y el científico de materiales de Argonne Zhili Xiao ha creado un nuevo material, llamado "hielo de carga magnética regrabable", que permite un sin precedentesgrado de control sobre los campos magnéticos locales y podría allanar el camino para nuevas tecnologías informáticas.
El informe de investigación de los científicos sobre el desarrollo del hielo de carga magnética se publica en la edición del 20 de mayo de 2016 de la revista ciencia . Con aplicaciones potenciales que involucran dispositivos de almacenamiento de datos, memoria y lógica, la carga magnética de hielo podría algún día conducir a computadoras más pequeñas y potentes o incluso desempeñar un papel en la computación cuántica, dijo Xiao.
Los dispositivos de grabación y almacenamiento magnético actuales, como los discos duros de las computadoras, contienen nanoimanes con dos polaridades, cada uno de los cuales se utiliza para representar 0 o 1, los dígitos binarios o bits, utilizados en las computadoras. Un sistema de hielo de carga magnéticapodría tener ocho configuraciones posibles en lugar de dos, lo que da como resultado capacidades de almacenamiento más densas o funcionalidades adicionales no disponibles en las tecnologías actuales.
"Nuestro trabajo es el primer éxito en lograr un hielo artificial de cargas magnéticas con estados de energía controlables", dijo Xiao, quien tiene una cita conjunta entre Argonne y NIU. "Nuestra realización de hielos de carga magnética artificial sintonizable es similar a la síntesis dees un material soñado. Proporciona plataformas versátiles para avanzar nuestro conocimiento sobre los giros artificiales, descubrir nuevos fenómenos físicos y lograr las funcionalidades deseadas para las aplicaciones ".
Durante la última década, los científicos han estado muy interesados en crear, investigar e intentar manipular las propiedades inusuales de los "hielos artificiales", llamados así porque los espines tienen una estructura reticular que sigue el orden de posicionamiento de protones que se encuentra en el hielo de agua..
Los científicos consideran que los hielos artificiales son parques infantiles científicos, donde se pueden explorar y revelar los misterios del magnetismo. Sin embargo, en el pasado, los investigadores se han sentido frustrados en sus intentos de lograr el control global y local de las cargas magnéticas de los espín-hielo.
Para superar este desafío, Xiao y sus colegas desacoplaron la estructura reticular de los giros magnéticos y las cargas magnéticas. Los científicos utilizaron un imán vectorial de dos ejes para ajustar de manera precisa y conveniente el hielo de carga magnética a cualquiera de las ocho posibles configuraciones de carga.luego usó un microscopio de fuerza magnética para demostrar la multifuncionalidad local de escritura-lectura-borrado del material a temperatura ambiente.
Por ejemplo, utilizando una técnica de diseño especialmente desarrollada, escribieron la palabra "ICE" en el material en un espacio físico 10 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano.
La carga magnética de hielo es bidimensional, lo que significa que consiste en una capa muy delgada de átomos, y podría aplicarse a otros materiales delgados, como el grafeno. Xiao dijo que el material también es ecológico y relativamente económico de producir.
Yong-Lei Wang, un ex asociado de investigación postdoctoral de Xiao, es el primer autor y co-autor correspondiente del artículo de Science. Diseñó la nueva estructura de hielo magnético artificial y construyó instrumentación personalizada para la investigación.
"Aunque las cargas magnéticas y de espín siempre están correlacionadas, pueden ordenarse de diferentes maneras", dijo Wang, quien ahora tiene una cita conjunta con Argonne y Notre Dame. "Este trabajo proporciona una nueva forma de pensar para resolver problemas.de centrarnos en los giros, abordamos las cargas magnéticas que permiten una mayor capacidad de control ".
Xiao agregó que aún hay obstáculos que superar antes de que la carga magnética de hielo pueda usarse en dispositivos tecnológicos. Por ejemplo, se requiere un imán vectorial de dos ejes para realizar todas las configuraciones y arreglos de estado de energía, y sería un desafío incorporar talun imán en tecnología comercial de silicio.
Pero además de los usos en la computación tradicional, Xiao dijo que la computación cuántica podría beneficiarse de los monopolos magnéticos en el hielo de carga. Otras aplicaciones potenciales del hielo de carga magnética podrían incluir la mejora de la capacidad de transporte de corriente de los superconductores.
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Materiales proporcionados por Universidad del Norte de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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