Los físicos han descubierto un método mucho más rápido para crear un patrón de giros en un imán. Este atajo abre un nuevo capítulo en la investigación de topología. Este descubrimiento también ofrece un método adicional para lograr un almacenamiento de datos magnéticos más eficiente. La investigación se publicará el 5 de octubre en Materiales de la naturaleza .

Los físicos demostraron previamente que la luz láser puede crear un patrón de giros magnéticos. Ahora han descubierto una nueva ruta que les permite hacerlo mucho más rápido, en menos de 300 picosegundos (un picosegundo es una millonésima de millonésima de segundo). Esto es mucho más rápido de lo que se creía posible anteriormente.

Útil para el almacenamiento de datos:skyrmions

Los imanes constan de muchos imanes pequeños, que se llaman giros. Normalmente, todos los giros apuntan en la misma dirección, que determina los polos norte y sur del imán. Pero las direcciones de los giros juntas a veces forman configuraciones similares a vórtices conocidas como skyrmions.

"Estos skyrmions en imanes podrían usarse como un nuevo tipo de almacenamiento de datos, "explica Johan Mentink, físico de la Universidad de Radboud. Por un numero de años, Los científicos de Radboud han estado buscando formas óptimas de controlar el magnetismo con luz láser y, en última instancia, utilizarlo para un almacenamiento de datos más eficiente. En esta técnica, se disparan pulsos de luz muy cortos a un material magnético. Esto invierte los giros magnéticos en el material, que cambia un poco de 0 a 1.

"Una vez que los giros magnéticos adoptan la forma de un vórtice de un skyrmion, esta configuración es difícil de borrar, "dice Mentink". Además, estos skyrmions tienen solo unos pocos nanómetros (una mil millonésima parte de un metro) de tamaño, para que pueda almacenar una gran cantidad de datos en una pieza muy pequeña de material ".

Atajo

La transición de fase entre estos dos estados en un imán (todos los giros apuntando en una dirección a un skyrmion) es comparable a una carretera sobre una montaña alta. Los investigadores han descubierto que se puede tomar un atajo a través de la montaña calentando el material muy rápidamente con un pulso láser. De este modo, el umbral para la transición de fase se reduce durante muy poco tiempo.

Un aspecto notable de este nuevo enfoque es que el material se lleva primero a un estado muy caótico, en el que la topología, que puede verse como el número de skyrmions en el material, fluctúa fuertemente. Los investigadores descubrieron este enfoque combinando rayos X generados por el láser de electrones libres europeo en Hamburgo con microscopía electrónica extremadamente avanzada y simulaciones de dinámica de espín. "Por lo tanto, esta investigación implicó un enorme esfuerzo de equipo, "Dice Mentink.

Nuevas posibilidades

Este descubrimiento fundamental ha abierto un nuevo capítulo en la investigación topológica. Mentink espera que muchos más científicos comiencen a buscar formas similares de "tomar un atajo a través de la montaña" con otros materiales.

Este descubrimiento también permite nuevos enfoques para crear un almacenamiento de datos más rápido y eficiente. Existe una necesidad creciente de esto, por ejemplo debido a lo gigantesco, centros de datos que consumen mucha energía y son necesarios para el almacenamiento masivo de datos en la nube. Los skyrmions magnéticos pueden proporcionar una solución a este problema. Debido a que son muy pequeños y se pueden crear muy rápidamente con luz, potencialmente, se puede almacenar mucha información de manera muy rápida y eficiente en un área pequeña.