Hay una grieta en todo Leonard Cohen cantó; así es como entra la luz. Ahora, un equipo dirigido por científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) ha explorado las propiedades de una clase prometedora de materiales con nuevas capacidades que dependen de esas grietas. Sus resultados podrían ayudar a abrir el camino para aplicaciones prácticas, desde memorias de computadora no volátiles hasta ventanas de atenuación rápida.

Los materiales en cuestión se han denominado magnetoiónicos:sustancias magnéticas con propiedades que dependen de la disposición de los iones. que son átomos con carga eléctrica. A los diseñadores de memorias de computadora les gustan porque funcionan de manera diferente a los dispositivos electrónicos tradicionales, que dependen del movimiento de los electrones para representar unos y ceros. Pero los electrones no se quedan en los dispositivos tradicionales cuando se agota la energía.

Ingrese a la magnetoiónica, que están formados por varias capas extremadamente delgadas de partículas cristalinas que contienen oxígeno apiladas unas sobre otras. Estas partículas se apilan juntas, pero tienen pequeños espacios entre ellos, lo que permite que los iones de oxígeno se muevan entre las partículas. Si las capas de partículas se depositan como una película delgada sobre una superficie, los iones se pueden mover hacia arriba y hacia abajo a través de las capas utilizando un campo eléctrico, cambiando su comportamiento, incluso haciendo que las capas magnéticas pierdan su magnetismo. Controlar si las capas son magnéticas o no permite el almacenamiento de información como 1 y 0. Y una vez que un ion se mueve a un nuevo lugar, tiende a quedarse ahí, incluso sin electricidad.

Existen otras tecnologías de memoria no volátil, más notablemente discos duros y memoria flash, pero funcionan con relativa lentitud, tienen una vida útil relativamente corta y no se pueden ampliar más allá de cierto punto:discos duros, por ejemplo, solo puede tener tantas capas. Las tecnologías iónicas también operarían lentamente, pero sería más escalable.

Sin embargo, el atractivo de estas películas magnetoiónicas va mucho más allá del almacenamiento de datos, dijo el físico del NIST Dustin Gilbert, debido a la amplia gama de propiedades que se pueden cambiar al mover los iones de oxígeno.

"El control de las distribuciones de oxígeno ofrece la oportunidad de ajustar prácticamente todas las propiedades de un material:magnético, estructural, óptico, mecánico o químico, para nombrar unos pocos, "Dijo Gilbert." Entonces, en un sentido amplio, Podrías imaginar cualquier cantidad de dispositivos en los que aplicamos un voltaje y cambiamos por completo su comportamiento funcional. Una posibilidad sería un revestimiento de ventana que cambie de opaco a reflejado o transparente, para que pueda dejar entrar la luz del sol con solo presionar un interruptor ".

A pesar de su potencial más amplio, La mayor parte de la investigación que se ha realizado hasta ahora sobre magnetoiónica se ha realizado en películas extremadamente delgadas de solo unas pocas capas atómicas de espesor. El equipo del NIST se propuso explorar el comportamiento de las películas sustancialmente más gruesas que podrían ser cruciales para aplicaciones comerciales.

Su investigación, realizado mediante reflectometría de neutrones en el Centro de Investigación de Neutrones del NIST, arrojó una serie de hallazgos útiles para el futuro de la industria. Partículas más pequeñas, por ejemplo, tienden a producir mejores películas magnetoiónicas, ya que hay más grietas a través de las cuales pueden viajar los iones de oxígeno. También, cambiar la composición química y la estructura cristalina de las partículas y capas cambia las propiedades de la película de manera espectacular, lo que significa que la ingeniería de partículas será una de las principales preocupaciones de los fabricantes.

Las propiedades de las películas también cambian después de que los iones de oxígeno hacen algunos viajes de ida y vuelta a través de las capas, planteando preguntas sobre cuánto tiempo podría durar un dispositivo basado en magneto-iónicos.

"Necesitamos poder cambiar estas cosas de un lado a otro una gran cantidad de veces, "Dijo Gilbert." Su durabilidad y velocidad están mejorando rápidamente, pero todavía hay un camino por recorrer. Al comprender mejor el movimiento del oxígeno en estos dispositivos, nuestro trabajo debería ayudar mucho con eso. Hemos descifrado la física subyacente de las propiedades magnéticas de estas películas, lo que debería iluminar a los ingenieros sobre cómo pueden utilizarlos ".