En KAUST se ha desarrollado un método práctico para mapear el flujo de una corriente en dispositivos con geometrías complejas que podría usarse para optimizar el diseño de circuitos.

Un experimento de física tradicional de la escuela secundaria consiste en colocar limaduras de hierro en una hoja de papel sobre un imán permanente. Las pequeñas partículas de metal se organizarán en una serie de líneas que conectan los dos extremos, o postes, del imán. Esto permite a los estudiantes visualizar las líneas de campo invisibles que median la atracción y repulsión magnéticas.

Lograr este mismo tipo de mapa para el flujo de una corriente eléctrica es particularmente importante en componentes electrónicos diminutos. Estos componentes pueden tener arreglos geométricos extraños, como resultado de la necesidad de empaquetar cada elemento del dispositivo en un espacio lo más pequeño posible. Esto significa que la corriente no fluye necesariamente de forma homogénea.

Senfu Zhang y Xixiang Zhang, trabajando con colegas de KAUST, China y Estados Unidos, Ahora hemos ideado un método para visualizar la magnitud y la dirección del flujo de corriente a través de una fina película magnética.

Se han desarrollado previamente varios métodos experimentales para mapear la densidad de corriente en materiales electrónicos. Pero estos solo lo hacen indirectamente, midiendo campos perdidos en lugar de las corrientes mismas. Es más, pueden ser muy caros, o trabajar solo a temperaturas muy bajas. Las simulaciones por computadora ofrecen una alternativa más económica; sin embargo, tienden a simplificar demasiado los dispositivos reales, ignorando irregularidades o grietas en el material.

En lugar de, El equipo de Zhang mapeó directamente la distribución de corriente eléctrica no uniforme en platino en capas, cobalto y tantalio utilizando la existencia de los llamados skyrmions. Estas "burbujas magnéticas" se pueden obtener mediante una técnica conocida como microscopía de Kerr magnetoóptica, que mide los cambios en la intensidad y polarización de la luz reflejada desde una superficie como resultado de perturbaciones magnéticas.

Los skyrmions aparecen como burbujas redondas en las imágenes del microscopio. "Descubrimos que cuando pasamos una corriente a través del material, solo el extremo frontal de las burbujas se movió hacia adelante, formando estrecho, dominios de bandas paralelas, ", explica Senfu Zhang. Los investigadores demostraron que era sencillo extraer el flujo de corriente de la dirección de crecimiento de estos patrones.

"Este enfoque no es adecuado para su uso en un dispositivo real porque requiere la deposición de Pt / Co / Ta en el dispositivo, pero es útil en la fase de diseño, ", dice Zhang." Conocer la dirección y la magnitud de la corriente eléctrica en cada parte del dispositivo ayuda a mejorar el diseño y el rendimiento ".