Los investigadores de la Universidad de Tohoku han desarrollado una simulación computacional que muestra que el uso de pulsos de láser ultrarrápidos para excitar electrones en un material magnético los cambia a un estado transitorio no magnético. Esto podría reducir el tiempo necesario para manipular el magnetismo de un material, mejorar las tecnologías de procesamiento de información y almacenamiento magnético.

Almacenamiento de bits, o dígitos binarios, de información en dispositivos de memoria magnética requiere la capacidad de invertir el magnetismo dentro de un material entre ferromagnético y antiferromagnético. En estado ferromagnético, el electrón gira dentro del material se alinea en paralelo entre sí y gira en la misma dirección, haciéndolos y el material magnético. En el estado antiferromagnético, los espines de los electrones se alinean en paralelo entre sí, pero los electrones vecinos giran en direcciones opuestas, anulando los efectos de los demás y haciendo que ellos y el material en el que existen sean virtualmente no magnéticos.

El almacenamiento rápido de memoria requiere una rápida inversión de giro. Los investigadores han estado estudiando formas de controlarlo utilizando láseres ultrarrápidos para obtener un almacenamiento de memoria aún más rápido. Cuanto más corto sea el pulso del láser, más rápida será la reversión.

Los físicos de la Universidad de Tohoku, Atsushi Ono y Sumio Ishihara, desarrollaron un enfoque computacional para modelar cómo los electrones y sus espines interactúan entre sí y reaccionan a la luz láser.

Descubrieron que exponer electrones en materiales ferromagnéticos a una luz láser continua los excita, provocando interacciones de electrones que conducen a un estado antiferromagnético. La aplicación de pulsos de luz ultrarrápidos también conduce al cambio del ferromagnetismo al antiferromagnetismo transitorio, seguido de la recuperación del ferromagnetismo. Cuando los investigadores aplicaron un pulso láser ultrarrápido seguido de una luz láser continua, los electrones fueron manipulados en un estado antiferromagnético que luego fue mantenido por la luz continua. La eliminación de la luz continua provocó la desaparición gradual del estado antiferromagnético.

Entender estas interacciones, así como los límites fundamentales de la inversión de espín, es necesario para el desarrollo futuro de dispositivos de memoria magnética. El siguiente paso requerirá experimentos físicos para probar las predicciones del modelo.

"Las confirmaciones experimentales son indispensables para establecer la presente propuesta, "los investigadores escriben en su estudio, que fue publicado en la revista Cartas de revisión física . Ono e Ishihara sugieren manganitas de perovskita y manganitas en capas como posibles materiales para probar su modelo. También sugieren una variedad de técnicas, como la difracción magnética de rayos X y la espectroscopia de fotoemisión, para observar el estado antiferromagnético transitorio.