Los átomos en los materiales magnéticos están organizados en regiones llamadas dominios magnéticos. Dentro de cada dominio, los electrones tienen la misma orientación magnética. Esto significa que sus giros apuntan en la misma dirección. Las "paredes" separan los dominios magnéticos. Un tipo de pared tiene rotaciones de espín que son hacia la izquierda o hacia la derecha, lo que se conoce como quiralidad. Cuando se someten a un campo magnético, las paredes de los dominios quirales se aproximan entre sí, reduciendo los dominios magnéticos.

Los investigadores han desarrollado un material magnético cuyo grosor determina si las paredes del dominio quiral tienen la misma mano o alternan. En el último caso, la aplicación de un campo magnético conduce a la aniquilación de las paredes del dominio en colisión. Los investigadores combinaron la dispersión de neutrones y la microscopía electrónica para caracterizar estas características microscópicas internas, lo que llevó a una mejor comprensión del comportamiento magnético.

Un campo emergente de tecnología llamado espintrónica involucra el procesamiento y almacenamiento de información aprovechando el giro de un electrón en lugar de su carga. La capacidad de controlar esta propiedad fundamental podría abrir nuevas posibilidades para el desarrollo de dispositivos electrónicos. En comparación con la tecnología actual, estos dispositivos podrían almacenar más información en menos espacio y operar a mayor velocidad con un menor consumo de energía.

Publicado en Nano Letras , este estudio demuestra una forma de cambiar la dirección de rotación y la aparición de pares de paredes de dominio. Esto sugiere una ruta potencial para controlar las propiedades y el movimiento de las paredes del dominio. Los resultados podrían tener implicaciones para las tecnologías basadas en la espintrónica.

La capacidad de manipular el movimiento de la pared del dominio sigue siendo un desafío porque los dominios típicamente magnéticos pueden cambiar de orientación aleatoriamente. Además, los límites de los dominios se mueven de manera impredecible cuando se reducen los tamaños de los dominios para adaptarse a una mayor densidad de almacenamiento de información. Sin embargo, una clase de materiales llamados imanes quirales ha mostrado potencial para mitigar el comportamiento de la pared de dominio aleatorio. Esto se debe a que los imanes quirales exhiben estructuras de espín intrincadas, que ayudan a reducir la inversión aleatoria de dominios.

Investigadores de la Universidad de Indiana-Universidad Purdue de Indianápolis, el Laboratorio Nacional Oak Ridge, la Universidad Estatal de Luisiana, la Universidad Estatal de Norfolk, el Instituto Peter Grünberg y la Universidad de Luisiana en Lafayette desarrollaron un material magnético quiral mediante la inserción de átomos de manganeso entre capas hexagonales de compuestos de disulfuro de niobio. . Al realizar experimentos de neutrones en el Reactor de isótopos de alto flujo (HFIR), el equipo pudo analizar la nanoestructura magnética del material cuando se somete a diferentes temperaturas y campos magnéticos.

Estas medidas se combinaron con la caracterización mediante microscopía electrónica de transmisión de Lorentz, lo que permitió una comprensión más completa del comportamiento magnético. Los datos del equipo sugieren que cambiar el grosor del imán quiral puede hacer que algunos pares de paredes de dominio giren en direcciones opuestas, lo que se conoce como quiralidad opuesta. Además, los investigadores encontraron que las paredes de dominio con quiralidad opuesta se moverán una hacia la otra y se aniquilarán cuando se expongan a un campo magnético externo. Los hallazgos podrían informar futuras investigaciones sobre el control de las propiedades magnéticas para aplicaciones tecnológicas. + Explora más

Se encontró que la velocidad de las paredes del dominio magnético está fundamentalmente limitada