El floreciente campo de la espintrónica aprovecha los giros de electrones, en contraposición a su carga, para mejorar los dispositivos de estado sólido como discos duros y componentes de teléfonos celulares al prolongar la vida útil de la batería. Desarrollos espintrónicos, sin embargo, están chocando cada vez más contra una barrera conocida como el límite de Slater-Pauling, el máximo de la fuerza con que un material puede empacar su magnetización. Ahora, una nueva película delgada está preparada para romper este punto de referencia de décadas.
Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Montana y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley anuncia esta semana en Letras de física aplicada , que construyeron una película delgada y estable hecha de hierro, cobalto y manganeso que cuenta con un momento atómico promedio potencialmente 50 por ciento mayor que el límite de Slater-Pauling. Fabricado con una técnica conocida como epitaxia de haz molecular (MBE), la aleación cúbica ternaria centrada en el cuerpo (bcc) presenta una densidad de magnetización de 3,25 magnetons Bohr por átomo, superando el máximo previamente considerado de 2,45.
"Lo que tenemos es un avance potencial en uno de los parámetros más importantes de los materiales magnéticos, "dijo Yves Idzerda, un autor del artículo de la Universidad Estatal de Montana. "Los grandes momentos magnéticos son como la fuerza del acero:cuanto más grandes, mejor".
La curva de Slater-Pauling describe la densidad de magnetización de las aleaciones. Por décadas, las aleaciones binarias de hierro-cobalto (FeCo) han reinado supremo, publicando un momento atómico promedio máximo de 2.45 Bohr magnetons por átomo y definiendo el límite de corriente para la densidad estable de magnetización de la aleación. Previamente, investigadores mezclaron aleaciones de FeCo con metales de transición de alto momento magnético, como el manganeso. Cuando se fabrican estas aleaciones ternarias, sin embargo, pierden gran parte de su estructura bcc, un componente clave de su alto magnetismo.
En lugar de, este equipo recurrió a MBE, una técnica meticulosa similar a cubrir un sustrato con perlas de átomos metálicos individuales, una capa a la vez, para crear una película de 10-20 nanómetros de Fe 9 Co 62 Minnesota 29 . Aproximadamente el 60 por ciento de las composiciones disponibles mantuvieron la estructura bcc como una película delgada, en comparación con solo el 25 por ciento a granel.
Para comprender mejor la composición y estructura de la aleación, el grupo utilizó espectroscopia de absorción de rayos X y difracción de electrones de alta energía por reflexión. Los resultados del dicroísmo circular magnético de rayos X mostraron que el nuevo material produjo un momento atómico promedio de 3,25 magnetons de Bohr por átomo. Cuando se prueba con una magnetometría de muestra vibrante más estándar, a pesar de que esta densidad de magnetización disminuyó, todavía estaba significativamente por encima del límite de Slater-Pauling:2,72.
Idzerda dijo que esta discrepancia proporcionará áreas de investigación futura, agregando que la interfaz entre el manganeso y el sustrato dentro del cristal podría explicar la brecha.
"He conservado el optimismo por esto porque la técnica que usamos no es un poco estándar y tenemos que convencer a la comunidad del rendimiento de este material". "Dijo Idzerda.
Idzerda y su equipo ahora investigarán la robustez de las aleaciones de hierro-cobalto-manganeso, y técnicas de fabricación más eficientes. También planean explorar cómo la epitaxia de haces moleculares podría conducir a otras películas delgadas altamente magnéticas, potencialmente mezclar juntos cuatro o más metales de transición.
