¿Cómo se comportan las ondas magnéticas en los antiferromagnetos y cómo se propagan? ¿Qué papel juegan los "muros de dominio" en el proceso? ¿Y qué podría significar esto para el futuro del almacenamiento de datos? Estas preguntas son el foco de una publicación reciente en la revista. Cartas de revisión física de un equipo de investigación internacional dirigido por el físico Dr. Davide Bossini de Konstanz. El equipo informa sobre fenómenos magnéticos en antiferromagnetos que pueden ser inducidos por pulsos de láser ultrarrápidos (femtosegundos) y con el potencial de dotar a los materiales de nuevas funcionalidades para aplicaciones de almacenamiento de datos ultrarrápidas y de bajo consumo energético.

La demanda de capacidad de almacenamiento está creciendo más rápido que la infraestructura disponible

El uso cada vez mayor de tecnologías de big data y servicios de datos basados ​​en la nube significa que la demanda global de almacenamiento de datos está en constante expansión, junto con la necesidad de un procesamiento de datos cada vez más rápido. Al mismo tiempo, las tecnologías actualmente disponibles no podrán mantenerse al día para siempre. "Las estimaciones dicen que la creciente demanda solo se puede satisfacer durante un período limitado de unos 10 años, si no hay novela, Mientras tanto, se pueden desarrollar tecnologías más eficientes para el almacenamiento y procesamiento de datos. "dice el físico Dr. Davide Bossini de la Universidad de Konstanz y autor principal del estudio.

Para evitar que se produzca una crisis de datos, no será suficiente simplemente seguir construyendo más y más centros de datos, operando en el estado actual de la técnica. Las tecnologías del futuro también deben ser más rápidas y energéticamente más eficientes que el almacenamiento masivo de datos tradicional. basado en discos duros magnéticos. Una clase de materiales, antiferromagnetos, es un candidato prometedor para desarrollar la próxima generación de tecnología de la información.

La estructura de los antiferromagnetos.

Todos estamos familiarizados con los imanes domésticos hechos de hierro u otros materiales ferromagnéticos. Estos materiales tienen átomos que están todos orientados magnéticamente en la misma dirección, como pequeñas agujas de una brújula, de modo que se produce una polarización magnética (magnetización) que afecta el entorno circundante. Los antiferromagnetos, por el contrario, tienen átomos con momentos magnéticos alternos que se anulan entre sí. Por lo tanto, los antiferromagnetos no tienen magnetización neta y, por lo tanto, no tienen impacto magnético en el entorno circundante.

En el interior, aunque, Estos cuerpos antiferromagnéticos que se encuentran abundantemente en la naturaleza se dividen en muchas áreas más pequeñas llamadas dominios, donde los momentos magnéticos de orientación opuesta se alinean en diferentes direcciones. Los dominios están separados entre sí por áreas de transición conocidas como "paredes de dominio".

"Aunque estas áreas de transición son bien conocidas en antiferromagnetos, hasta ahora, Se sabía poco sobre la influencia que tienen las paredes de dominio en las propiedades magnéticas de los antiferromagnetos, especialmente durante incrementos de tiempo extremadamente cortos. "dice el Dr. Bossini.

Fenómenos magnéticos de femtosegundos

En el artículo actual, los investigadores describen lo que sucede cuando los antiferromagnetos (más específicamente, cristales de óxido de níquel) están expuestos a pulsos de láser ultrarrápidos (femtosegundos). La escala de femtosegundos es tan corta que incluso la luz solo puede moverse una distancia muy pequeña en este período de tiempo. En una cuadrillonésima de segundo (un femtosegundo), la luz viaja apenas 0,3 micrómetros, lo que equivale al diámetro de una pequeña bacteria.

El equipo internacional de investigadores demostró que las paredes de los dominios desempeñan un papel activo en las propiedades dinámicas del óxido de níquel antiferromagnético. Los experimentos revelaron que se podían inducir ondas magnéticas con diferentes frecuencias, amplificados e incluso acoplados entre sí en diferentes dominios, pero solo en presencia de paredes de dominio. “Nuestras observaciones muestran que la presencia ubicua de paredes de dominio en antiferromagnetos podría potencialmente usarse para dotar a estos materiales de nuevas funcionalidades a escala ultrarrápida, "Explica Bossini.

Pasos importantes hacia un almacenamiento de datos más eficiente

La capacidad de acoplar diferentes ondas magnéticas a través de las paredes del dominio destaca el potencial para controlar activamente la propagación de ondas magnéticas en el tiempo y el espacio, así como la transferencia de energía entre ondas individuales a la escala de femtosegundos. Este es un requisito previo para utilizar estos materiales para el almacenamiento y procesamiento ultrarrápidos de datos.

Estas tecnologías de almacenamiento de datos basadas en antiferromagnéticos serían varios órdenes de magnitud más rápidas y más eficientes energéticamente que las actuales. También podrían almacenar y procesar una mayor cantidad de datos. Dado que los materiales no tienen magnetización neta, también serían menos vulnerables a fallas y manipulaciones externas. "Las tecnologías futuras basadas en antiferromagnetos cumplirían así con todos los requisitos para la próxima generación de tecnología de almacenamiento de datos. También tienen el potencial de seguir el ritmo de la creciente demanda de capacidad de almacenamiento y procesamiento de datos, "concluye Bossini.