La energía necesaria para cambiar la orientación magnética de un solo átomo, lo que determina su estabilidad magnética y, por lo tanto, su utilidad en una variedad de futuras aplicaciones de dispositivos, se puede modificar variando el acoplamiento eléctrico del átomo con los metales cercanos.

Este sorprendente resultado fue publicado hoy en la revista Nanotecnología de la naturaleza por un grupo internacional de científicos que trabajan en el Centro de Nanotecnología de Londres (LCN) en UCL (Reino Unido), el Laboratorio Ibérico de Nanotecnología (Portugal), la Universidad de Zaragoza (España), y el Instituto Max Planck de Física de Microestructuras (Alemania).

Cualquiera que juegue con dos imanes puede experimentar cómo se repelen o se atraen entre sí dependiendo de la orientación relativa de sus polos magnéticos. El hecho de que en un imán dado estos polos se encuentren en una dirección específica en lugar de estar orientados al azar se conoce como anisotropía magnética. y esta propiedad se explota en una variedad de aplicaciones que van desde agujas de brújula hasta discos duros.

"Para piezas 'grandes' de material magnético, "enfatizó el Dr. Joaquín Fernández-Rossier del INL, "La anisotropía magnética está determinada principalmente por la forma de un imán. Los átomos que forman el material magnético también son magnéticos, y por lo tanto tienen su propia anisotropía magnética. Sin embargo, Los átomos son tan pequeños que apenas es posible atribuirles una forma, y la anisotropía magnética de un átomo está típicamente controlada por la posición y carga de los átomos vecinos ".

Usando un microscopio de túnel de barrido, un instrumento capaz de observar y manipular un átomo individual en una superficie, Los investigadores de LCN y sus colegas descubrieron un nuevo mecanismo que controla la anisotropía magnética a escala atómica.

En su experimento, El equipo de investigación observó variaciones dramáticas en la anisotropía magnética de los átomos de cobalto individuales dependiendo de su ubicación en una superficie de cobre cubierta con una capa aislante atómicamente delgada de nitruro de cobre.

Estas variaciones se correlacionaron con grandes cambios en la intensidad de otro fenómeno, el efecto Kondo, que surge del acoplamiento eléctrico entre un átomo magnético y un metal cercano. Con la ayuda de modelos teóricos y computacionales realizados en Alemania y Portugal, los investigadores encontraron que, además de los mecanismos estructurales convencionales, las interacciones electrónicas entre el sustrato metálico y el átomo magnético también pueden desempeñar un papel importante en la determinación de la anisotropía magnética.

"El control eléctrico de una propiedad que antes solo podía ajustarse mediante cambios estructurales permitirá nuevas e importantes posibilidades a la hora de diseñar los dispositivos más pequeños posibles para el procesamiento de la información, almacenamiento de datos, y sintiendo, ", dijo el investigador de LCN, el Dr. Cyrus Hirjibehedin.

A diferencia de los mecanismos más convencionales, esta contribución a la anisotropía magnética se puede ajustar eléctricamente utilizando el mismo proceso que impulsa muchos transistores, el efecto de campo. Estos resultados son particularmente oportunos porque respaldan los esfuerzos para encontrar sistemas de materiales con gran anisotropía magnética que estén libres de elementos de tierras raras. materias primas escasas cuya minería tiene un gran impacto ambiental.