El grupo de investigación del profesor Jairo Sinova en el Instituto de Física de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), en colaboración con investigadores de Praga, Cambridge, y Nottingham, han predicho y descubierto un nuevo fenómeno físico que permite manipular el estado de un imán mediante señales eléctricas. Tecnologías actuales para la escritura, almacenamiento y la información de lectura se basa en cargos o en espines. Las memorias flash de semiconductores o de acceso aleatorio son ejemplos principales entre la gran variedad de dispositivos basados ​​en carga.

Utilizan la posibilidad que ofrecen los semiconductores para manipular eléctricamente y detectar fácilmente sus estados de carga electrónica que representan los "ceros" y "unos". La desventaja es que las perturbaciones débiles, como las impurezas, cambio de temperatura, o la radiación puede conducir a redistribuciones de carga incontroladas y, Como consecuencia, a la pérdida de datos. Los dispositivos basados ​​en espines funcionan según un principio completamente distinto. En algunos materiales, como el hierro, los espines de electrones generan magnetismo y la posición del polo norte y sur del imán se puede utilizar para almacenar los ceros y unos. Esta tecnología está detrás de aplicaciones de memoria que van desde tarjetas de banda magnética de kilobytes hasta discos duros de computadora de terabytes.

Dado que se basan en el giro, los dispositivos son mucho más robustos contra las perturbaciones de carga. Sin embargo, El inconveniente de las memorias magnéticas actuales es que para invertir los polos norte y sur del imán, es decir., cambia el cero a uno o viceversa, la broca magnética debe estar acoplada a un electroimán u otro imán permanente. Si, en cambio, uno pudiera voltear los polos mediante una señal eléctrica sin involucrar a otro imán, Se puede concebir una nueva generación de memorias que combinen las ventajas de los dispositivos de carga y de giro.

Para agitar un imán eléctricamente sin involucrar un electroimán u otro imán permanente, uno tiene que salir del reino de la física clásica y entrar en la mecánica cuántica relativista. La relatividad de Einstein permite que los electrones sujetos a la corriente eléctrica ordenen sus espines para que se vuelvan magnéticos. Los investigadores tomaron un imán permanente GaMnAs y al aplicar una corriente eléctrica dentro del imán permanente crearon una nueva nube magnética interna, que fue capaz de manipular el imán permanente circundante. El trabajo ha sido publicado en la revista Nanotecnología de la naturaleza el 2 de marzo de 2014.

El fenómeno observado está estrechamente relacionado con el efecto Hall de giro intrínseco relativista que Jörg Wunderlich, Jairo Sinova, y Tomas Jungwirth descubierto en 2004 siguiendo una predicción de Sinova y compañeros de trabajo en 2003. Desde entonces se ha convertido en una demostración de libro de texto de cómo las corrientes eléctricas pueden magnetizar cualquier material. "Hace diez años predijimos y descubrimos cómo las corrientes eléctricas pueden generar corrientes de espín puras a través de la estructura intrínseca de los materiales. Ahora hemos mostrado cómo este efecto se puede revertir para manipular imanes por la polarización inducida por la corriente. Estos nuevos fenómenos son un importante tema de investigación en la actualidad, ya que pueden conducir a una nueva generación de dispositivos de memoria. Además de nuestras colaboraciones en curso, esta dirección de investigación se combina muy bien con la investigación experimental en curso aquí en Mainz. Ser parte de esta investigación líder en el mundo y trabajar con excelentes colegas es un inmenso privilegio y estoy muy entusiasmado con el futuro ", dice el profesor Jairo Sinova.