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  • Caracterización de nanovórtices magnéticos simplificada

    Ilustración de un Skyrmion. Crédito:Nature Communications

    Nanovórtices magnéticos, los llamados "skyrmions", cuentan entre los candidatos más prometedores para el futuro de la tecnología de la información. Los procesadores y los medios de almacenamiento que hacen uso de estas pequeñas estructuras podrían algún día conducir a una mayor miniaturización de los dispositivos de TI y mejorar su eficiencia energética de manera significativa. Los materiales que poseen vórtices adecuados pueden identificarse en particular por su carga topológica, una característica esencial de los skyrmions. La determinación experimental de esta propiedad ha sido hasta ahora un proceso muy laborioso. Los físicos de Jülich han presentado ahora un método más simple que podría acelerar el cribado de materiales adecuados. utilizando rayos X.

    El momento magnético de un átomo tiene dos contribuciones, la parte giratoria, que surge de la alineación del momento angular de espín intrínseco de los electrones, y la parte orbital, relacionado con el movimiento orbital coordinado de los electrones. El primero es la fuente dominante del momento magnético de los átomos en un sólido, mientras que este último se encuentra generalmente cuando el acoplamiento espín-órbita está activo. Sin embargo, Hace unos años se descubrió que, incluso sin acoplamiento espín-órbita, un momento orbital puede ser finito. Para que eso suceda deben combinarse al menos tres átomos magnéticos, formando un trímero con una estructura magnética no colineal y no plana.

    Un equipo de físicos teóricos del Instituto Jülich "Teoría Cuántica de Materiales" (PGI-1 / IAS-1) ha analizado ahora en detalle el efecto de tales trímeros magnéticos, y examinó las consecuencias para los skyrmions. Los científicos proponen un protocolo sobre cómo probar esta contribución al magnetismo orbital, y además, cómo emplearlo para detectar y distinguir diferentes tipos de skyrmions. "Una de las cantidades más importantes que caracterizan al skyrmion es la carga topológica, también conocido como 'número skyrmion' ", explica el Dr. Manuel dos Santos Dias, Postdoctorado en el Grupo de Jóvenes Investigadores del instituto "Laboratorio de Simulación y Sonda de Estructura Funcional a Nanoescala" (Funsilab). "Una medición directa de la carga topológica ha sido difícil, ya que requiere un mapa detallado de la estructura magnética tridimensional o encontrar ciertas firmas en experimentos de transporte. Por lo tanto, sólo se han realizado muy pocos experimentos. Los Skyrmions con una estructura interna más rica también han atraído la atención recientemente, y nuestro protocolo propuesto naturalmente permite su determinación experimental ".

    Junio-Prof. Samir Lounis, jefe de Funsilab, agrega:"Proponemos un enfoque espectroscópico que utiliza dicroísmo circular magnético de rayos X para medir esta cantidad de manera rápida y eficiente. La técnica podría implementarse en cualquier sincrotrón que cubra el régimen de rayos X suaves".


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