A veces, las combinaciones de diferentes cosas producen efectos que nadie espera, como cuando aparecen propiedades completamente nuevas que las dos partes combinadas no tienen por sí mismas. El Dr. Libor Šmejkal de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) encontró una propiedad tan inesperada:combinó sustancias antiferromagnéticas con átomos no magnéticos y descubrió que, contrario a la doctrina actual, se produce una corriente de Hall, que no es el caso de sustancias antiferromagnéticas o no magnéticas individualmente.

Esto podría ofrecer un potencial completamente nuevo para la nanoelectrónica. Por un lado, estas combinaciones de materiales ocurren con mucha frecuencia en la naturaleza. Por lo tanto, Este descubrimiento tiene el potencial de revertir la creciente demanda de elementos pesados ​​raros en la magnetoelectrónica convencional y, en lugar de, Dirigir la investigación y las aplicaciones hacia materiales abundantes. Es más, la corriente de Hall exhibe una baja disipación de energía. Esto es particularmente importante a la luz del hecho de que la tecnología de la información se está convirtiendo en el mayor consumidor de energía en las industrias. Dado que los materiales no tienen un campo magnético hacia el exterior y, por lo tanto, son magnéticamente invisibles, se pueden empaquetar muy apretados y permiten un alto grado de miniaturización de la nanoelectrónica. Estos materiales previamente pasados ​​por alto también puntúan en términos de velocidad, ya que permiten una velocidad mucho mayor que los ferroimanes. por lo que las frecuencias podrían cambiarse del rango de gigahercios al rango de terahercios. En resumen:el descubrimiento tiene un lugar especial en el nuevo campo de rápido crecimiento de la magnetoelectrónica antiferromagnética, que también se conoce como espintrónica. El Dr. Libor Šmejkal y sus colegas de la Universidad de Mainz publicaron recientemente sus resultados en Avances de la ciencia .

¿Cuál es la corriente de Hall?

Para comprender la investigación de Šmejkal, hay que empezar con el efecto Hall que lleva el nombre del físico profesor Edwin Hall. Si se aplica voltaje a conductores no magnéticos convencionales como el cobre, la corriente fluye en la dirección dada por el campo eléctrico. Sin embargo, si se agrega un campo magnético externo, la corriente se desvía de la dirección aplicada. Este componente transversal adicional se conoce como corriente Hall. El efecto Hall descrito se ha utilizado para caracterizar semiconductores, que dio forma a la electrónica de silicio moderna. Segundo descubrimiento de Hall:la magnetización interna de un conductor ferromagnético como el hierro también puede conducir a tal desviación de corriente cruzada. Esto hizo que el efecto Hall también fuera una de las piedras angulares de la magnetoelectrónica, un campo amplio que se extiende desde las tecnologías de sensores hasta las de memoria.

El descubrimiento de los antiferromagnetos, que son mucho más comunes en la naturaleza que los ferroimanes, se atribuye al profesor Louis Néel. En estos, los momentos magnéticos de los átomos están orientados en direcciones opuestas. Por lo tanto, los efectos observados en los ferroimanes se anulan entre sí, incluida la corriente de Hall. Los antiferromagnetos se comportan hacia el exterior como los conductores no magnéticos habituales y, por tanto, no son aplicables para la magnetoelectrónica.

Efecto inusual:Corriente de Hall en antiferromagetos.

Se sabe desde hace décadas que los cristales no magnéticos y antiferromagnéticos están ausentes de las corrientes de Hall. Dr. Libor Šmejkal, sin embargo, encontró un cristal con una intrigante combinación de átomos no magnéticos y antiferromagnéticos que produce una fuerte corriente de Hall. Notablemente, Los cristales con átomos antiferromagnéticos y no magnéticos no son infrecuentes en la naturaleza, pero bastante extendido.

"Romper con la sabiduría científica convencional requiere talentos y habilidades extraordinarios, ", dijo el director del grupo de investigación, el profesor Jairo Sinova." Este también es el caso del Dr. Libor Šmejkal. Es un talento físico excepcional que, como un doctorado recién graduado, ya disfruta de la reputación de un líder internacional en su campo ".

Šmejkal defendió su Ph.D. tesis hace solo unos meses, pero ya ha dado una docena de charlas invitadas en congresos internacionales y publicado varios artículos en revistas científicas de alta calidad. Inmediatamente después del Ph.D. defensa, Šmejkal asumió el cargo de líder de equipo independiente en el grupo INSPIRE en el Instituto de Física JGU.