Usando un nuevo tipo de cámara que hace instantáneas extremadamente rápidas con una resolución extremadamente alta, ahora es posible observar el comportamiento de los materiales magnéticos a nanoescala. Este comportamiento es más caótico de lo que se pensaba anteriormente, como se informa en Materiales de la naturaleza el 17 de marzo. El comportamiento observado cambia nuestra comprensión del almacenamiento de datos, dice Theo Rasing, uno de los autores del artículo.

Asombrosamente, parece que el comportamiento caótico del material magnético es muy significativo en lo que respecta al transporte de información magnética a la menor escala posible. Este es el resultado de una investigación realizada por el grupo de Theo Rasing en la Universidad Radboud de Nijmegen, con colegas de Stanford, Berlín y Tokio. Se utilizó un instrumento de medición muy especial, la fuente de luz coherente Linac (LCLS), un láser de rayos X único en el Laboratorio Nacional de Aceleradores de SLAC. Esencialmente, este láser de rayos X es como una cámara con un tiempo de obturación extremadamente corto de 100 femtosegundos (una décima de billonésima de segundo) y una resolución espacial extremadamente alta de unos pocos nanómetros (una mil millonésima de metro). Las mediciones muestran que el material magnético se comporta completamente diferente a nanoescala que a macroescala.

Transporte de espín a nanoescala

Visto a escala atómica, todos los imanes se componen de muchos imanes pequeños, llamados giros. La conmutación magnética para el almacenamiento de datos implica invertir la dirección de magnetización de los espines:un polo norte se convierte en un polo sur, y viceversa. El material magnético en cuestión contenía dos tipos de espín de dos elementos diferentes:hierro (Fe) y gadolinio (Gd). Los investigadores observaron que, a nanoescala, los giros se distribuyeron de manera desigual:había áreas con una cantidad de Fe superior al promedio y áreas con una cantidad de Gd superior al promedio, por lo tanto, imanes caóticos.

Parece que la conmutación magnética comienza con el transporte ultrarrápido (~ 10nm / 300fs) de espines entre las áreas de Fe y las áreas de Gd, después de lo cual las colisiones dan como resultado la reversión. Aún no se ha observado una transferencia tan ultrarrápida de información de espín a una escala tan pequeña.

Futuro:más pequeño es más rápido

Estos resultados permiten desarrollar nanoimanes ultrarrápidos en el futuro en los que la transferencia de espín se optimiza aún más a través de la nanoestructuración. Esto abrirá caminos para un almacenamiento de datos magnéticos aún más pequeño y rápido.