Investigadores de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) y la Universidad de Cambridge en el Reino Unido han demostrado que es posible generar directamente una corriente eléctrica en un material magnético girando su magnetización.

Los hallazgos revelan un vínculo novedoso entre el magnetismo y la electricidad. y puede tener aplicaciones en electrónica.

La generación de corriente eléctrica demostrada por los investigadores se llama bombeo de carga. El bombeo de carga proporciona una fuente de corrientes eléctricas alternas de muy alta frecuencia, y su magnitud y dependencia del campo magnético externo se pueden utilizar para detectar información magnética.

Los hallazgos pueden, por lo tanto, ofrecer nuevas y emocionantes formas de transferir y manipular datos en dispositivos electrónicos basados ​​en espintrónica, una tecnología que utiliza el espín del electrón como base para el almacenamiento y la manipulación de la información.

Los resultados de la investigación se publican como una publicación avanzada en línea (AOP) en Nanotecnología de la naturaleza sitio web el 10 de noviembre de 2014.

La espintrónica ya se ha explotado en el almacenamiento de datos de masa magnética desde el descubrimiento del efecto de magnetorresistencia gigante (GMR) en 1988. Por su contribución a la física, los descubridores de GMR fueron galardonados con el Premio Nobel en 2007.

La base de la espintrónica es el almacenamiento de información en la configuración magnética de los ferroimanes y la lectura a través de mecanismos de transporte dependientes del espín.

"Gran parte del progreso de la espintrónica ha resultado de la explotación del acoplamiento entre el espín del electrón y su movimiento orbital, pero nuestra comprensión de estas interacciones aún es inmadura. Necesitamos saber más para poder explorar y explotar plenamente estas fuerzas, "dice Arne Brataas, profesor de NTNU y autor correspondiente del artículo.

Un electrón tiene un espín, una rotación aparentemente interna, además de una carga eléctrica. El giro puede ser hacia arriba o hacia abajo, representando rotaciones en sentido horario y antihorario.

Las corrientes de giro puras son corrientes de carga en direcciones opuestas para los dos componentes de giro del material.

Se sabe desde hace algún tiempo que la rotación de la magnetización en un material magnético puede generar corrientes de espín puras en conductores adyacentes.

Sin embargo, Las corrientes de espín puras no pueden ser detectadas convencionalmente por un voltímetro debido a la cancelación del flujo de carga asociado en la misma dirección.

Entonces es necesario un elemento secundario de conversión de carga de espín, como otro ferromagnet o una fuerte interacción espín-órbita, lo que provoca un efecto Hall de giro.

Brataas y sus colaboradores han demostrado que en una pequeña clase de materiales ferromagnéticos, la conversión de carga de espín se produce en los propios materiales.

Las corrientes de espín creadas en los materiales se convierten así directamente en corrientes de carga a través de la interacción espín-órbita.

En otras palabras, los ferroimanes funcionan intrínsecamente como generadores de corrientes alternas impulsadas por la magnetización rotatoria.

“El fenómeno es el resultado de un vínculo directo entre la electricidad y el magnetismo. Permite la posibilidad de nuevas técnicas de detección de información magnética a nanoescala y para la generación de corrientes alternas de muy alta frecuencia, "Dice Brataas.

La generación y modulación de corrientes de alta frecuencia son dispositivos centrales de comunicación inalámbrica como teléfonos móviles, Módulos WLAN para computadoras personales, Dispositivos Bluetooth y futuros radares de vehículos.