Un equipo de científicos ha descubierto el primer ejemplo sólido de un nuevo tipo de imán, uno que promete mejorar el rendimiento de las tecnologías de almacenamiento de datos.

Este imán "basado en singlete" se diferencia de los imanes convencionales, en el que pequeños componentes magnéticos se alinean entre sí para crear un fuerte campo magnético. Por el contrario, el imán de singlete recién descubierto tiene campos que aparecen y desaparecen, resultando en una fuerza inestable, pero también una que potencialmente tiene más flexibilidad que sus contrapartes convencionales.

"En estos días hay una gran cantidad de investigación sobre el uso de imanes y magnetismo para mejorar las tecnologías de almacenamiento de datos, "explica Andrew Wray, profesor asistente de física en la Universidad de Nueva York, quien dirigió el equipo de investigación. "Los imanes de singlete deberían tener una transición más repentina entre las fases magnéticas y no magnéticas. No es necesario hacer tanto para que el material cambie entre los estados no magnéticos y fuertemente magnéticos, lo que podría ser beneficioso para el consumo de energía y la velocidad de conmutación dentro de una computadora.

"También hay una gran diferencia en cómo este tipo de magnetismo se acopla con las corrientes eléctricas. Los electrones que entran en el material interactúan muy fuertemente con los momentos magnéticos inestables, en lugar de simplemente pasar. Por lo tanto, es posible que estas características puedan ayudar con los cuellos de botella en el rendimiento y permitir un mejor control de la información almacenada magnéticamente ".

La obra, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , también incluyó investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, la Universidad de Maryland, Universidad Rutgers, el Laboratorio Nacional de Brookhaven, Universidad de Binghamton, y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.

La idea de este tipo de imán se remonta a la década de 1960, basado en una teoría que contrastaba con lo que se sabía desde hacía mucho tiempo sobre los imanes convencionales.

Un imán típico contiene una serie de pequeños "momentos magnéticos" que se bloquean en alineación con otros momentos magnéticos, todos actuando al unísono para crear un campo magnético. La exposición de este conjunto al calor eliminará el magnetismo; estos pequeños momentos permanecerán, pero apuntarán en direcciones aleatorias, ya no está alineado.

Un pensamiento pionero hace 50 años, por el contrario, postuló que un material que carece de momentos magnéticos aún podría ser un imán. Esto suena imposible los científicos señalan, pero funciona debido a una especie de momento magnético temporal llamado "excitón de espín, "que puede aparecer cuando los electrones chocan entre sí en las condiciones adecuadas.

"Un excitón de un solo espín tiende a desaparecer en poco tiempo, pero cuando tienes muchos, la teoría sugirió que pueden estabilizarse entre sí y catalizar la aparición de aún más excitones de espín, en una especie de cascada, "Explica Wray.

En el Comunicaciones de la naturaleza investigar, los científicos intentaron descubrir este fenómeno. Se habían encontrado varios candidatos que se remontaban a la década de 1970, pero todos fueron difíciles de estudiar, con magnetismo solo estable a temperaturas extremadamente bajas.

Usando dispersión de neutrones, Dispersión de rayos X, y simulaciones teóricas, los investigadores establecieron un vínculo entre los comportamientos de un imán mucho más robusto, USb2, y las características teorizadas de los imanes de singlete.

"Este material había sido un enigma durante las últimas dos décadas:se sabía que las formas en que el magnetismo y la electricidad se comunicaban entre sí en su interior eran extrañas y solo comienzan a tener sentido con esta nueva clasificación, "comenta Lin Miao, becario postdoctoral de la NYU y primer autor del artículo.

Específicamente, encontraron que USb2 contiene los ingredientes críticos para este tipo de magnetismo, particularmente una propiedad de la mecánica cuántica llamada "Hundness" que gobierna cómo los electrones generan momentos magnéticos. Recientemente se ha demostrado que la ceguera es un factor crucial para una variedad de propiedades mecánicas cuánticas, incluida la superconductividad.