El antiferromagnetismo es un tipo de magnetismo en el que se producen espines paralelos pero opuestos de forma espontánea dentro de un material. Antiferromagnetos, materiales que exhiben antiferromagnetismo, tienen características ventajosas que los hacen particularmente prometedores para la fabricación de dispositivos espintrónicos.

A diferencia de los dispositivos electrónicos convencionales, que utilizan la carga eléctrica de los electrones para codificar información, la espintrónica procesa la información aprovechando el momento angular intrínseco de los electrones, una propiedad conocida como "giro". Debido a su naturaleza ultrarrápida, su insensibilidad a los campos magnéticos externos y su falta de campos magnéticos parásitos, Los antiferromagnetos podrían ser particularmente deseables para el desarrollo de dispositivos espintrónicos.

A pesar de sus ventajas y su capacidad para almacenar información, la mayoría de los antiferromagnetos simples tienen señales de magnetorresistividad de lectura débiles. Es más, Hasta ahora, los físicos no han podido cambiar el orden magnético de los antiferromagnetos utilizando técnicas ópticas, lo que, en última instancia, podría permitir a los ingenieros de dispositivos explotar la naturaleza ultrarrápida de estos materiales.

Investigadores de la Academia Checa de Ciencias, La Universidad Charles de Praga y otras universidades de Europa introdujeron recientemente un método para lograr la extinción de antiferromagnetos en estados de alta resistividad mediante la aplicación de pulsos ópticos eléctricos o ultracortos. Esta estrategia, introducido en un artículo publicado en Electrónica de la naturaleza , podría abrir nuevas e interesantes posibilidades para el desarrollo de dispositivos espintrónicos basados ​​en antiferromagnetos.

"Nuestra motivación original era abordar un desafío importante en el campo de la espintrónica, para lo cual la solución parece fuera del alcance de los ferroimanes usados ​​convencionalmente; a saber, la falta de un mecanismo de conmutación universal para lograr la conmutación por pulsos eléctricos y ópticos en el mismo dispositivo, "Tomas Jungwirth, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org. "Nuestros dispositivos antiferromagnéticos permiten esto, y ahora podemos usar la longitud del pulso desde escalas macroscópicas de milisegundos hasta un solo pulso láser de femtosegundos ".

En su estudio reciente, Jungwirth y sus colegas pudieron superar un desafío adicional en el campo de la espintrónica. Específicamente, pudieron obtener señales de lectura de las amplitudes de magnetorresistencia gigante en películas magnéticas simples, sin necesidad de ensamblar complejas estructuras magnéticas multicapa. Los investigadores lograron esto utilizando películas antiferromagnéticas de CuMnAs.

Notablemente, pudieron fabricar dispositivos espintrónicos con reversible, Capacidades de conmutación reproducibles y dependientes del tiempo. Esta capacidad de cambiar imanes permite que sus dispositivos imiten componentes de redes neuronales de picos (SNN), Redes neuronales artificiales que imitan las redes neuronales biológicas del cerebro. Esta característica del diseño presentado por Jungwirth y sus colegas nunca se ha realizado utilizando métodos convencionales que cambian los imanes reorientando el vector de magnetización de una dirección a otra en toda la parte activa de los dispositivos.

"Nuestro mecanismo de conmutación es fundamentalmente distinto:los pulsos de extinción entregados controlan el nivel de fragmentación del dominio magnético en el dispositivo hasta una nanoescala, sin cambiar necesariamente la dirección media del vector de orden magnético, ", Explicó Jungwirth." Sorprendentemente para nosotros, esto se puede hacer de una manera totalmente reversible y reproducible, como demostramos en el artículo ".

En el futuro, el nuevo diseño presentado por Jungwirth y sus colegas podría permitir el desarrollo de dispositivos espintrónicos nuevos y de mejor rendimiento. En sus próximos estudios, los investigadores planean investigar el potencial de su diseño para aplicaciones de computación neuromórfica. En otras palabras, planean explorar la posibilidad de usar los dispositivos que crearon para imitar algunas de las funcionalidades sinápticas y similares a las neuronas de las SNN.

"A nivel científico, ahora nuestro objetivo es investigar y explicar los fundamentos físicos de nuestro nuevo mecanismo de conmutación por medio de microscopías de alta resolución espacial y temporal llevadas a los límites atómicos y de femtosegundos, ", Dijo Jungwirth." Esto nos ayudará a optimizar los parámetros de los materiales antiferromagnéticos utilizados actualmente o identificar nuevos candidatos a materiales adecuados ".

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