Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft han logrado manipular de forma independiente dos tipos diferentes de magnetismo dentro de un solo átomo. Los resultados son relevantes para el desarrollo de formas extremadamente pequeñas de almacenamiento de datos. A tiempo, este nuevo descubrimiento podría permitir almacenar dos bits de información en un átomo.

El magnetismo de un átomo es el resultado de los electrones que orbitan alrededor del núcleo del átomo. Estas rotaciones se pueden dividir en dos categorías. "Compáralo con la Tierra orbitando alrededor del sol, "explica el líder de investigación Sander Otte." Por un lado, la Tierra orbita alrededor del sol, que lleva un año. Por otra parte, la Tierra también gira alrededor de su propio eje, lo que conduce al ciclo día / noche ". Lo mismo ocurre con un electrón que gira alrededor de un átomo:la rotación alrededor del núcleo del átomo se llama momento angular orbital y la rotación del electrón alrededor de su propio eje se llama espín angular impulso o, en breve, girar.

Dirección orbital

Cada uno de estos movimientos podría, en principio, ser utilizado para almacenar información. La rotación orbital, por ejemplo, puede ser en sentido horario o antihorario. Por tanto, estas dos direcciones de rotación pueden representar el 0 y el 1 de un bit. El giro también tiene dos posibles direcciones de rotación. Entonces, en teoría, debería poder almacenar dos bits de información en un solo átomo. "En la práctica, sin embargo, esto es bastante dificil, "Otte continúa." Si inviertes la dirección orbital, la dirección de giro casi siempre cambia con él, y viceversa ".

El estudio de Delft, realizado en colaboración con investigadores españoles y chilenos, hace posible invertir solo la dirección de la dirección orbital sin afectar la dirección de giro. El hecho de que esto se haya logrado ahora se debe a un fenómeno que alguna vez predijeron Einstein y el físico holandés Wander Johannes de Haas. Según este efecto Einstein-de Haas, la inversión de la dirección orbital también puede compensarse mediante una rotación inconmensurablemente pequeña del entorno, en este caso la pieza de metal a la que pertenece el átomo. Este efecto no se había observado previamente en la escala de un solo átomo, y mucho menos que podría aplicarse para manipular el magnetismo atómico.

Separación perfecta

Los investigadores utilizaron una microscopía de túnel de barrido, en el que una aguja muy afilada escanea átomos e incluso puede moverlos a voluntad. Generalmente, un átomo magnético hace contacto con varios átomos vecinos, que interrumpen el magnetismo. Otte y su equipo lograron la separación perfecta entre el espín y la rotación orbital que necesitaban colocando un átomo de hierro magnético precisamente encima de uno solo, átomo de nitrógeno no magnético. Al hacerlo, crearon una geometría ideal que rara vez ocurre espontáneamente en la naturaleza.

La capacidad de almacenar bits en átomos individuales aumentaría la capacidad de almacenamiento máxima actual en muchos miles de veces. Sin embargo, Otte advierte que el almacenamiento de datos atómicos aún está muy lejos. "El resultado principal es que hemos dado un paso más en nuestra capacidad para controlar los átomos e incluso los electrones que orbitan a su alrededor. Ese es un objetivo maravilloso en sí mismo".