En el futuro, La espintrónica de ultra alta velocidad requerirá una inversión de magnetización coherente ultrarrápida en un picosegundo, una billonésima de segundo. La espintrónica se centra en el giro y el momento magnético de un electrón en los dispositivos de estado sólido. Si bien esto se puede lograr eventualmente mediante la irradiación con un pulso de terahercios casi monocíclico, el pequeño cambio de magnetización, o modulación, que genera ha impedido hasta ahora cualquier aplicación práctica de esta técnica.

Generalmente, el componente de "campo magnético" de un pulso de terahercios se considera el origen de la respuesta coherente de terahercios de la magnetización. Pero, como descubrió previamente un grupo de investigadores de la Universidad de Tokio, el componente de "campo eléctrico" de un pulso de terahercios juega un papel clave en la modulación de magnetización de terahercios de materiales ferromagnéticos basados ​​en semiconductores.

Ahora el grupo informa en la revista Letras de física aplicada , que su descubrimiento inicial los inspiró a explorar nanopartículas ferromagnéticas incrustadas dentro de un semiconductor. Su teoría era que el campo eléctrico del pulso de terahercios podría aplicarse de manera efectiva a cada nanopartícula debido a la pequeña pérdida de energía del pulso de terahercios durante su propagación a través de un semiconductor.

"Hasta ahora, Se han utilizado películas de metales ferromagnéticos para estudios sobre la modulación de la magnetización en terahercios, "dijo Shinobu Ohya, profesor asociado de la Universidad de Tokio. "La relación de modulación reportada hasta ahora ha sido típicamente menos del ~ 1 por ciento de la magnetización de saturación".

Para probar su teoría, el grupo utilizó una película semiconductora de arseniuro de galio (GaAs) de 100 nanómetros de espesor incrustada con nanopartículas ferromagnéticas de arseniuro de manganeso (MnAs). "La pequeña pérdida de energía del pulso de terahercios durante la propagación en nuestra película le permite penetrar en la película. Esto significa que el fuerte campo eléctrico de terahercios, con una intensidad máxima de 200 kilovoltios / centímetro, se aplica uniformemente a todas las nanopartículas ferromagnéticas. , "dijo Ohya." Este fuerte campo eléctrico induce la gran modulación de magnetización a través de la modulación de la densidad del portador en las nanopartículas de MnAs, gracias a la interacción espín-órbita ".

Los investigadores lograron obtener una gran modulación de hasta el 20 por ciento de la magnetización de saturación, y también concluyó que el componente de campo eléctrico del pulso de terahercios juega un papel clave en la gran modulación.

"Nuestros resultados conducirán a una inversión de magnetización coherente ultrarrápida en un picosegundo, que será una técnica esencial para la espintrónica de ultra alta velocidad, "Dijo Ohya." Los sistemas de nanopartículas ferromagnéticas son extremadamente prometedores para la conmutación de magnetización de alta velocidad utilizando pulsos de terahercios ".