La espintrónica es un área de investigación emergente que tiene como objetivo desarrollar dispositivos que transmitan, procesar y almacenar información aprovechando el momento angular intrínseco de los electrones, conocido como giro. Un objetivo clave de los estudios de espintrónica es identificar estrategias para utilizar aisladores magnéticos para lograr el transporte de señales a largas distancias.

Los aisladores magnéticos son una clase de materiales ampliamente utilizados en todo el mundo. principalmente debido a su capacidad para conducir cargas eléctricas. Al igual que los metales conducen cargas eléctricas, los aisladores magnéticos pueden realizar giros. Sin embargo, dado que los espines rara vez se conservan en los materiales y tienden a desaparecer en largas distancias, hasta aquí, El uso de aisladores magnéticos para lograr un transporte de largo alcance ha resultado ser un gran desafío.

Los investigadores han demostrado recientemente el transporte a larga distancia de erizos magnéticos, Estructuras de espín topológicas tridimensionales que a menudo se observan en imanes comunes. Su trabajo, esbozado en un artículo publicado en Cartas de revisión física , podría tener implicaciones importantes para el desarrollo de dispositivos espintrónicos.

"Nuestra idea es recurrir a texturas de espín topológicas en lugar de los espines en sí mismos con el propósito de transportarlos a larga distancia, "Shu Zhang, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org. "El erizo magnético es un tipo de textura de espín protegida topológicamente que existe genéricamente en imanes tridimensionales. Nuestro trabajo muestra que la corriente del erizo es una cantidad bien conservada y se puede explorar para lograr un transporte de largo alcance en aisladores magnéticos".

El estudio reciente de Zhang y sus colegas se basa en un constructo teórico conocido como ley de conservación topológica, lo que permitió a los investigadores aprovechar la idea de la hidrodinámica de las texturas de espín topológico. Esta idea se ha explorado previamente en una serie de estudios dirigidos por el físico Yaroslav Tserkovnyak.

"El principal enfoque teórico que aplicamos en nuestro estudio es la teoría de campo clásica, "Explicó Zhang." Describimos la distribución espacio-temporal de los espines como un campo vectorial continuo, sobre lo cual se pueden definir y estudiar las texturas topológicas y sus corrientes. Descubrimos que la descripción matemática de las corrientes de erizo en realidad tiene una analogía con la teoría de campo más reconocida, el del electromagnetismo ".

Cuando se dispusieron a investigar el transporte de largo alcance, Zhang y sus colegas consideraron específicamente una configuración 'típica' experimentalmente factible, en el que se inyecta la corriente de un erizo y se detecta mediante contactos metálicos unidos a los dos extremos de un imán. En su papel proponen que en este escenario, un imán podría verse como un conductor que transporta la corriente de texturas de espín topológico con una conductancia finita. Esta idea, en última instancia, destaca el potencial de utilizar aisladores magnéticos para lograr el transporte a largas distancias.

"Creo que es muy emocionante imaginar la posibilidad de que se puedan utilizar aisladores magnéticos normales para el transporte de largo alcance, "Esto hará posible la realización de varios circuitos de rotación con alta eficiencia energética debido a la ausencia de calefacción Joule", dijo Zhang.

En el futuro, el estudio podría inspirar a otros equipos de investigación a investigar más la dinámica de transporte de las texturas de espín topológico, particularmente los de erizos magnéticos, que están ampliamente disponibles. El desarrollo de estrategias efectivas para controlar estas dinámicas, en última instancia, abriría nuevas posibilidades para permitir la transmisión de información a larga distancia en dispositivos espintrónicos utilizando materiales magnéticos tridimensionales.

"Esperamos ver nuestras ideas probadas en experimentos pronto, ", Dijo Zhang." Nuestro trabajo actual se basa en consideraciones clásicas o semiclásicas de los giros. En el futuro, Sería interesante ver cómo las texturas de espín topológico podrían contribuir al transporte en imanes cuánticos ".

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