Una nueva forma de interacción magnética que empuja un fenómeno anteriormente bidimensional a la tercera dimensión podría abrir una gran cantidad de nuevas e interesantes posibilidades para el almacenamiento de datos y la informática avanzada. dicen los científicos.

En un nuevo artículo publicado hoy en la revista Materiales de la naturaleza , un equipo dirigido por físicos de la Universidad de Glasgow describe cómo se ha encontrado una nueva forma de transmitir con éxito información de una serie de pequeños imanes dispuestos en una película ultrafina a los imanes de una segunda película a continuación.

Su avance agrega una dimensión adicional literal y metafórica a la 'espintrónica', el campo de la ciencia dedicado al almacenamiento de datos, recuperación y procesamiento, que ya ha tenido un gran impacto en la industria tecnológica.

Cualquiera que haya jugado alguna vez con un par de imanes comprende que los opuestos se atraen:el polo sur de un imán atrae el polo norte del otro. Si bien eso es cierto en la escala con la que la mayoría de la gente está familiarizada, la forma en que los imanes interactúan entre sí sufre algunos cambios significativos a medida que los imanes se encogen.

A nanoescala, donde los materiales magnéticos pueden tener un tamaño de unas mil millonésimas de metro, los imanes interactúan entre sí de formas nuevas y extrañas, incluyendo la posibilidad de atraerse y repelerse entre sí en ángulos de 90 grados en lugar de directamente.

Los científicos ya han aprendido cómo explotar esas propiedades inusuales para codificar y procesar información en películas delgadas cubiertas por una sola capa de imanes a nanoescala.

Los beneficios de estos sistemas 'espintrónicos':bajo consumo de energía, alta capacidad de almacenamiento y mayor robustez:han hecho valiosas adiciones a la tecnología, como unidades de disco duro magnéticas, y ganó a los descubridores de la espintrónica un premio Nobel en 2007.

Sin embargo, la funcionalidad de los sistemas magnéticos utilizados hoy en día en las computadoras permanece confinada a un plano, limitando su capacidad. Ahora, el equipo dirigido por la Universidad de Glasgow, junto con socios de las Universidades de Cambridge y Hamburgo, la Universidad Técnica de Eindhoven y la Facultad de Ciencias de la Universidad Aalto, han desarrollado una nueva forma de comunicar información de un nivel a otro, agregando un nuevo potencial para el almacenamiento y la computación.

Dr. Amalio Fernandez-Pacheco, becario EPSRC Early Career Fellow en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad, es el autor principal del artículo. Dijo:"El descubrimiento de este nuevo tipo de interacción entre capas vecinas nos brinda una forma rica y emocionante de explorar y explotar estados magnéticos tridimensionales sin precedentes en imanes de nanoescala de múltiples capas.

"Es un poco como recibir una nota extra en una escala musical para jugar; abre un mundo completamente nuevo de posibilidades, no solo para el procesamiento y almacenamiento de información convencional, pero potencialmente para nuevas formas de computación en las que ni siquiera hemos pensado ".

La transmisión de información entre capas que el equipo ha creado se basa en lo que los físicos conocen como interacciones de espín quiral, un tipo de fuerza magnética que favorece un sentido particular de rotación en los imanes nanoescalares vecinos. Gracias a los avances recientes en espintrónica, ahora es posible estabilizar estas interacciones dentro de una capa magnética. Esto, por ejemplo, se ha aprovechado para crear skyrmions, un tipo de objeto magnético a nanoescala con propiedades superiores para aplicaciones informáticas.

La investigación del equipo ahora ha extendido este tipo de interacciones a las capas vecinas por primera vez. Fabricaron un sistema de múltiples capas formado por películas magnéticas ultrafinas separadas por espaciadores metálicos no magnéticos. La estructura del sistema, y un ajuste preciso de las propiedades de cada capa y sus interfaces, crea configuraciones magnéticas inclinadas inusuales, donde el campo magnético de las dos capas forma ángulos entre cero y 90 grados.

A diferencia de los imanes estándar de varias capas, resulta más fácil para estos campos magnéticos formar configuraciones en el sentido de las agujas del reloj que en el sentido contrario a las agujas del reloj, una huella dactilar de que existe una interacción de espín quiral entre capas entre las dos capas magnéticas. Esta ruptura de la simetría rotacional se observó a temperatura ambiente y en condiciones ambientales estándar. Como resultado, Este nuevo tipo de interacción magnética entre capas abre interesantes perspectivas para realizar configuraciones tridimensionales magnéticas topológicamente complejas en tecnologías espintrónicas.

El papel del equipo, titulado 'Interacciones entre capas Dzyaloshinskii-Moriya que rompen la simetría en antiferromagnetos sintéticos', se publica en Materiales de la naturaleza .