Se están realizando enormes esfuerzos en todo el mundo en un campo tecnológico que podría superar con creces las capacidades de la electrónica convencional:la espintrónica. En lugar de operar basado en el movimiento colectivo de partículas cargadas (electrones), Los dispositivos espintrónicos podrían realizar el almacenamiento de memoria y la transmisión de datos manipulando el giro, una propiedad intrínseca de las partículas elementales relacionada con el momento angular y de la cual surgen muchas características magnéticas en los materiales. Desafortunadamente, controlar el efecto ha demostrado ser un desafío, líderes físicos e ingenieros en la búsqueda de materiales y técnicas eficientes para hacerlo.

A este respecto, Los materiales antiferromagnéticos (AFM) son buenos candidatos para la espintrónica porque son resistentes a los campos magnéticos externos y permiten cambiar los valores de espín en escalas de tiempo de picosegundos. Una estrategia prometedora para manipular la orientación de espín en AFM es usar un láser óptico para crear pulsos de campo magnético de duración extremadamente corta. un fenómeno conocido como efecto Faraday inverso (EFI). Aunque el IFE en AFM genera dos tipos muy distintos de torque (fuerza de rotación) en su magnetización, ahora parece que el más importante de los dos se ha descuidado de alguna manera en la investigación.

En un estudio reciente publicado en Comunicaciones de la naturaleza , un trío de científicos, incluyendo al profesor Takuya Satoh del Tokyo Tech, Japón, profundizó en este tema. La dinámica de giro en los AFM se describe mediante la suma de dos términos:par de tipo campo y par de amortiguación. El último, como implica la palabra 'amortiguación', está relacionado con la degradación gradual (o extinción) de las oscilaciones de espín desencadenadas por los pulsos ópticos del material.

Hasta ahora, Los científicos estudiaron el par de amortiguación solo desde la perspectiva de la relajación del giro después de la excitación, creyendo que su amplitud es pequeña durante el proceso de excitación de espín ultracorto. En este estudio, sin embargo, El profesor Satoh y sus colegas descubrieron que era, en algunos casos, el actor principal en términos de reorientación de giro debido al IFE. Mediante análisis teóricos y verificación experimental tanto en YMnO3 como en HoMnO3, aclararon las condiciones bajo las cuales el efecto de amortiguación se convierte en el mecanismo de excitación de espín dominante.

Una interpretación simplificada de los hallazgos puede ser la siguiente. Imagine un péndulo colgante (dirección de magnetización) que oscila en amplios arcos, dibujando una elipse muy pronunciada. El par de amortiguación produce una gran perturbación instantánea en la dirección del diámetro pequeño, 'inclinarlo' y hacer que se incline como una peonza que está a punto de caer. "La magnetización relacionada con la amortiguación, que de otro modo sería pequeña, provoca una gran inclinación del giro debido a la extrema elipticidad inherente a los AFM, "explica el profesor Satoh." Teniendo en cuenta que es posible ajustar la fuerza de la amortiguación seleccionando estratégicamente los iones en el AFM, podríamos haber encontrado una manera de ajustar las propiedades del material para aplicaciones espintrónicas específicas, " él añade.

El trío de científicos también probó cómo la temperatura influye en la dinámica de los espines, que afecta e incluso destruye el orden antiferromagnético más allá de ciertos umbrales. Al colocar los materiales cerca de los puntos críticos de transición, lograron producir un efecto más pronunciado a partir del par de amortiguación. Emocionado por los resultados, El profesor Satoh comenta:"Nuestros resultados indican que los pares generados ópticamente podrían proporcionar la herramienta tan buscada que permite la realización eficiente de la conmutación de giro ultrarrápida en los AFM".

Aunque sin duda se necesitará mucha más investigación antes de que la espintrónica aplicada se convierta en realidad, Descubrir mecanismos eficientes para la manipulación de espín es, obviamente, uno de los primeros pasos. ¡Este estudio prueba que tales mecanismos podrían estar ocultos en fenómenos que conocemos y descuidamos!