¿Qué tan rápido se puede crear la magnetización en un material? Crédito:Universidad de Lancaster
La velocidad de magnetización de un material ha sido descubierta por un equipo internacional de científicos.
Los investigadores de la Universidad de Lancaster, la Universidad de California en San Diego, el Instituto de Física y Tecnología de Moscú y la Universidad de Radboud han arrojado luz sobre una de las preguntas más intrigantes del magnetismo:¿Qué tan rápido se puede crear la magnetización en un material?
Su investigación se publica en Nature Communications .
Los investigadores observaron la aleación magnética común de hierro y rodio (FeRh) que exhibe una transición tanto en su estructura como en su magnetismo cuando se calienta justo por encima de la temperatura ambiente. A temperatura ambiente, el FeRh no tiene una magnetización neta debido a su naturaleza antiferromagnética, pero cuando se calienta justo por encima de la temperatura ambiente, el material se convierte en un ferromagnético.
Los investigadores encontraron que FeRh experimenta una transición a su fase ferromagnética en tres etapas:
El conocimiento de las diversas etapas involucradas y sus escalas de tiempo correspondientes en la inducción de una magnetización bien definida con un pulso de luz ofrece la posibilidad de usar FeRh en tecnología de almacenamiento de datos en un futuro cercano.
Por ejemplo, FeRh se puede usar como medio de almacenamiento en la grabación magnética asistida por calor (HAMR), una tecnología que usa calor externo y campos magnéticos locales para almacenar información con una densidad de bits mucho más alta:pequeñas regiones magnéticas donde se almacena la información.
El físico Dr. Rajasekhar Medapalli de la Universidad de Lancaster dice que "comprender los detalles de varias etapas involucradas en la rápida aparición de magnetización en un material ayuda a los científicos a desarrollar tecnologías de almacenamiento de datos magnéticos ultrarrápidos y energéticamente eficientes".
La investigación involucró el uso de intensos pulsos de láser ultracortos para calentar rápidamente FeRh en un breve estímulo artificial que duró solo una milmillonésima de segundo. Tras la interacción con el material, el pulso láser elevó la temperatura unos pocos cientos de grados Celsius en escalas de tiempo más cortas que una milmillonésima de segundo.
Durante mucho tiempo, ha sido un objetivo fascinante para los investigadores en física de la materia condensada usar este calor ultrarrápido y poder controlar la transición de fase magnética en FeRh, pero ha sido un desafío detectar experimentalmente esta transición.
Para superar el desafío, los científicos utilizaron el hecho de que la magnetización variable en el tiempo produce un campo eléctrico variable en el tiempo en un medio que debería actuar como emisor de radiación. La radiación emitida lleva información sensible sobre su origen, es decir, la magnetización variable en el tiempo en la muestra.
Los investigadores utilizaron la novedosa técnica de espectroscopia de resolución temporal de doble bomba desarrollada en la Universidad de Radboud. Emplearon dos pulsos de láser para el doble bombeo:mientras que el primer pulso de láser sirve como calentador ultrarrápido, el segundo ayuda a generar un campo eléctrico. Al detectar este campo en múltiples lapsos de tiempo entre los dos pulsos de láser, los investigadores pudieron ver qué tan rápido emerge la magnetización en el material. La búsqueda para ofrecer grabaciones magnéticas ultrarrápidas y energéticamente eficientes se acerca un paso más
