Los vórtices a nanoescala conocidos como skyrmions se pueden crear en muchos materiales magnéticos. Por primera vez, los investigadores de PSI han logrado crear e identificar skyrmions antiferromagnéticos con una propiedad única: los elementos críticos dentro de ellos están dispuestos en direcciones opuestas. Los científicos han logradovisualizar este fenómeno mediante la dispersión de neutrones. Su descubrimiento es un paso importante hacia el desarrollo de nuevas aplicaciones potenciales, como computadoras más eficientes. Los resultados de la investigación se publican hoy en la revista Naturaleza .
El hecho de que un material sea magnético depende de los espines de sus átomos. La mejor manera de pensar en los espines es como barras magnéticas diminutas. En una estructura cristalina donde los átomos tienen posiciones fijas en una red, estos espines se pueden organizar entrecruzadosen forma de cruz o alineados todos en paralelo como las lanzas de una legión romana, dependiendo del material individual y su estado.
Bajo ciertas condiciones, es posible generar pequeños vórtices dentro del cuerpo de espines. Estos se conocen como skyrmions. Los científicos están particularmente interesados en los skyrmions como un componente clave en las tecnologías futuras, como el almacenamiento y la transferencia de datos más eficientes. Por ejemplo,podrían usarse como bits de memoria: un skyrmion podría representar el digital y su ausencia un cero digital. Como los skyrmions son significativamente más pequeños que los bits usados en los medios de almacenamiento convencionales, la densidad de datos es mucho mayor y potencialmente también más eficiente en energía, mientras queLas operaciones de lectura y escritura también serían más rápidas. Skyrmions, por lo tanto, podría ser útil tanto en el procesamiento de datos clásico como en la computación cuántica de vanguardia.
Otro aspecto interesante para la aplicación es que los skyrmions se pueden crear y controlar en muchos materiales aplicando una corriente eléctrica. "Sin embargo, con los skyrmions existentes, es complicado moverlos sistemáticamente de A a B, ya que tienden a desviarse deun camino recto debido a sus propiedades inherentes ", explica Oksana Zaharko, líder del grupo de investigación en PSI.
Trabajando con investigadores de otras instituciones, la Dra. Zaharko y su equipo han creado un nuevo tipo de skyrmion y han demostrado una característica única: en su interior, los giros críticos están dispuestos en direcciones opuestas entre sí. Por lo tanto, los investigadores describen sus skyrmions comoantiferromagnético.
en línea recta de A a B
"Una de las ventajas clave de los skyrmions antiferromagnéticos es que son mucho más simples de controlar: si se aplica una corriente eléctrica, se mueven en una línea recta simple", comenta Zaharko. Esta es una gran ventaja: para que los skyrmions sean adecuadospara aplicaciones prácticas, debe ser posible manipularlos y colocarlos de forma selectiva.
Los científicos crearon su nuevo tipo de skyrmion fabricándolos en un cristal antiferromagnético personalizado. Zaharko explica: "Antiferromagnético significa que los espines adyacentes están en una disposición antiparalela, en otras palabras, uno apunta hacia arriba y el siguiente apuntando hacia abajo.observado como una propiedad del material que posteriormente identificamos dentro de los skyrmions individuales también ".
Todavía se necesitan varios pasos antes de que los skyrmions antiferromagnéticos estén lo suficientemente maduros para una aplicación tecnológica: los investigadores de PSI tuvieron que enfriar el cristal a alrededor de menos 272 grados Celsius y aplicar un campo magnético extremadamente fuerte de tres tesla, aproximadamente 100,000 veces la fuerza deel campo magnético de la Tierra.
Dispersión de neutrones para visualizar los skyrmions
Y los investigadores aún tienen que crear skyrmions antiferromagnéticos individuales. Para verificar los pequeños vórtices, los científicos están usando la fuente de neutrones de espalación suiza SINQ en PSI. "Aquí podemos visualizar skyrmions usando dispersión de neutrones si tenemos muchos de ellos en unpatrón regular en un material en particular ", explica Zaharko.
Pero el científico es optimista: "En mi experiencia, si logramos crear skyrmions en una alineación regular, alguien pronto logrará crear tales skyrmions individualmente".
El consenso general en la comunidad de investigadores es que una vez que se puedan crear skyrmions antiferromagnéticos individuales a temperatura ambiente, una aplicación práctica no estará muy lejos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Paul Scherrer . Original escrito por Laura Hennemann. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :