Los investigadores de todo el mundo buscan constantemente formas de mejorar o trascender las capacidades de los dispositivos electrónicos, que parecen estar llegando a sus límites teóricos. Indudablemente, una de las ventajas más importantes de la tecnología electrónica es su rapidez, cuales, aunque alto, todavía puede ser superado por órdenes de magnitud a través de otros enfoques que aún no están disponibles comercialmente.

Una posible forma de superar la electrónica tradicional es mediante el uso de materiales antiferromagnéticos (AFM). Los electrones de los materiales AFM se alinean espontáneamente de tal manera que la magnetización general del material es prácticamente nula. De hecho, el orden de un material AFM se puede cuantificar en lo que se conoce como el "parámetro de orden". Estudios recientes incluso han demostrado que el parámetro de orden de AFM se puede 'cambiar' (es decir, cambiado de un valor conocido a otro, realmente rápido) usando luz o corrientes eléctricas, lo que significa que los materiales AFM podrían convertirse en los componentes básicos de los dispositivos electrónicos futuros.

Sin embargo, la dinámica del proceso de cambio de orden no se comprende porque es muy difícil medir los cambios en el parámetro de orden de AFM en tiempo real con alta resolución. Los enfoques actuales se basan en medir solo ciertos fenómenos durante el cambio de orden de AFM y tratar de obtener la imagen completa a partir de ahí. que ha demostrado ser poco confiable para comprender en detalle otros fenómenos más intrincados. Por lo tanto, un equipo de investigación dirigido por el profesor Takuya Satoh de Tokyo Tech e investigadores de ETH Zurich, desarrolló un método para medir a fondo los cambios en el orden AFM de un YMnO ₃ cristal inducido a través de excitación óptica (es decir, usando un láser).

El principal problema que abordaron los investigadores fue la supuesta "imposibilidad práctica" de discernir entre la dinámica de los electrones y los cambios en el orden AFM en tiempo real. que se inducen simultáneamente cuando el material se excita para provocar la conmutación de parámetros de orden y al tomar medidas. Emplearon un método de medición basado en la luz llamado 'generación de segundo armónico, 'cuyo valor de salida está directamente relacionado con el parámetro de orden AFM, y lo combinó con mediciones de otro fenómeno basado en la luz llamado efecto Faraday. Este efecto se produce cuando se irradia un cierto tipo de luz o láser sobre materiales ordenados magnéticamente; en el caso de YMnO ₃ , este efecto altera su parámetro de orden AFM de una manera predecible y bien entendida. Esto fue clave para su enfoque para que pudieran separar el origen y la naturaleza de múltiples fenómenos cuánticos simultáneos que afectaron las mediciones de ambos métodos de manera diferente.

Combinando estos dos métodos de medición diferentes, los investigadores lograron caracterizar completamente los cambios en el parámetro de orden de AFM en tiempo real con resolución ultrarrápida. "El enfoque general propuesto nos permite acceder a la dinámica de parámetros de orden en escalas de tiempo de menos de una billonésima de segundo, ", afirma el profesor Satoh. El enfoque presentado es crucial para comprender mejor el funcionamiento interno de los materiales antiferromagnéticos." El seguimiento preciso y completo de las variaciones en el parámetro de orden es indispensable para comprender la compleja dinámica que ocurre durante la conmutación ultrarrápida y otros fenómenos relacionados con AFM , ", explica el profesor Satoh. La herramienta proporcionada por los investigadores ahora debería ser aprovechada para llevar a cabo más investigaciones y, con suerte, lograr el desarrollo de dispositivos electrónicos revolucionarios con velocidades sin precedentes.