Los investigadores han medido por primera vez una propiedad fundamental de los imanes llamada polarización magnon y, en el proceso, están avanzando hacia la construcción de dispositivos de baja energía.
La existencia de la polarización magnon ha sido una idea teórica en física durante casi 100 años, pero nadie ha demostrado su existencia.
Científicos de la Universidad de Leeds y la Universidad de Tohoku en Japón se propusieron probar y demostrar que existe midiéndola. Sus hallazgos acaban de publicarse en la revista Cartas de revisión física .
Los magnones son cuasi partículas dentro de materiales magnéticos que están en continuo proceso de creación y destrucción. Están polarizados lo que permite distinguirlos en sentido horario o antihorario polarización circular, arriba o abajo - e izquierda o derecha polarización lineal.
Existe un gran interés en las propiedades de polarización de los magnones porque los físicos creen que podrían explotarse para transportar información en dispositivos eléctricos de baja energía, un campo de estudio llamado espintrónica.
Los científicos tenían como objetivo medir la polarización de magnones en uno de los imanes más utilizados en la investigación de la espintrónica, el compuesto granate de hierro ytrio. En muchos imanes, solo existen magnones en sentido antihorario. Pero en el granate de hierro ytrio, se predijeron magnones polarizados en sentido antihorario y en sentido horario., lo que lo convierte en un material particularmente interesante de medir.
El equipo se propuso realizar esta medición mediante la dispersión de neutrones polarizados. Esto implica preparar neutrones en un estado de giro cuántico específico "arriba" o "abajo" y dispararlos a un imán en un haz enfocado.
En el experimento, la mayoría de los neutrones pasaron directamente a través del imán, sin interactuar en absoluto, lo que hizo que las mediciones fueran particularmente difíciles. Sin embargo, una pequeña cantidad de neutrones chocó con magnones y se dispersó fuera del imán en todas las direcciones. Un detector midió elneutrones cuando salieron volando de la muestra. Al analizar la ubicación, la energía y el estado de giro final de los neutrones, se revelaron las propiedades del magnón.
Fundamentalmente en este trabajo, al comparar el estado de giro de los neutrones antes y después de la dispersión, se determinó la polarización de los magnones en sentido horario o antihorario.
El Dr. Joseph Barker, de la Facultad de Física y Astronomía de Leeds, dijo: "En física, las teorías permanecen como predicciones hasta que las mediciones experimentales confirman si son correctas o no. Un ejemplo famoso es la búsqueda del bosón de Higgs, pero nohay muchas teorías no probadas en las ciencias.
"La polarización Magnon se ha convertido recientemente en un tema importante en la espintrónica, por lo que era el momento perfecto para intentar medirla y verificar que existe".
El Dr. Barker agregó: "Los experimentos y el análisis fueron difíciles y complejos. De hecho, se necesitaron dos intentos, una en los Estados Unidos y luego en Francia, para perfeccionar el método experimental.
"También tuvimos que crear un modelo informático preciso para asegurarnos de que entendíamos lo que estábamos viendo correctamente porque las mediciones de la dispersión de neutrones provienen de una serie de procesos físicos que no se pueden desenredar en partes individuales".
Los investigadores ahora pueden centrar sus estudios en cómo explotar la polarización de magnones para fabricar nuevos tipos de dispositivos espintrónicos para tecnología de baja energía.
La investigación fue financiada por The Royal Society, Japan Society for the Promotion of Science Grant-in-Aid for Scientific Research, JST ERATO, Programa GP-Spin de la Universidad de Tohoku, Departamento de Energía de EE. UU. Y el Programa Cooperativo EE. UU.-Japón sobre neutronesdispersión.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Leeds . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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