La investigación en la Universidad de Lund en Suecia ha encontrado una nueva forma de crear partículas magnéticas de tamaño nanométrico utilizando pulsos de luz láser ultrarrápidos. El descubrimiento podría allanar el camino para componentes técnicos nuevos y más eficientes energéticamente y volverse útiles en las computadoras cuánticas del futuro.

Los skyrmions magnéticos a veces se describen como vórtices magnéticos. A diferencia de los estados ferromagnéticos, que ocurren en los imanes convencionales, como las brújulas y los imanes de refrigerador, el estado skyrmion es bastante peculiar:la orientación de la magnetización no apunta en la misma dirección en todas partes del material, sino que se describe mejor como una especie de remolino. magnetismo.

Los Skyrmions son de gran interés tanto para la investigación básica como para la industria, ya que pueden utilizarse para fabricar memorias informáticas más compactas. Sin embargo, es más fácil decirlo que hacerlo. El uso de skyrmions con fines técnicos requiere formas eficientes de escribir, borrar y manipular las partículas en escalas de tiempo cortas y con alta precisión espacial.

En un nuevo estudio publicado en npj Computational Materials , los investigadores Claudio Verdozzi de la Universidad de Lund y Emil Viñas Boström y Angel Rubio del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia en Hamburgo han encontrado un nuevo enfoque.

"En nuestro estudio, hemos demostrado teóricamente cómo es posible cumplir con uno de estos requisitos, es decir, cómo crear skyrmions magnéticos en escalas de tiempo ultracortas utilizando pulsos de luz láser", dice Claudio Verdozzi, investigador de física en la Universidad de Lund. .

El equipo de investigación ha identificado un mecanismo microscópico que explica un protocolo experimental que ha demostrado ser útil para crear los extraños skyrmions. Usando pulsos de láser de femtosegundos, pulsos de luz que duran una millonésima de una billonésima de segundo, los investigadores demostraron que es posible crear skyrmions ultrarrápidos.

"Nuestros resultados son de gran relevancia para crear componentes técnicos más eficientes desde el punto de vista energético. Nuestro estudio muestra que la luz se puede utilizar para manipular excitaciones magnéticas localizadas en escalas de tiempo muy breves", afirma Claudio Verdozzi.

Hay una serie de aplicaciones a las que puede conducir el nuevo descubrimiento, incluida la tecnología cuántica, un área en la que las propiedades mecánicas cuánticas se utilizan para resolver cálculos extremadamente avanzados que las computadoras tradicionales no pueden manejar. También se cree que las excitaciones magnéticas, como los skyrmions y las llamadas ondas de espín, pueden ayudar a reducir el consumo de energía en los componentes tecnológicos y, por lo tanto, pueden ayudar a alcanzar los objetivos climáticos futuros.

"Los skyrmions están en el centro de la investigación tanto teórica como experimental gracias a su potencial tecnológico. Además, sus exóticos patrones magnéticos poseen un hermoso atractivo conceptual y matemático que los hace muy interesantes", concluye Claudio Verdozzi. + Explora más

Manipulación determinísticamente integrada de skyrmions magnéticos lograda en un dispositivo nanoestructurado