Investigadores de la Universidad de Tokio en Japón, las Universidades Cornell y Johns Hopkins en EE.UU. y la Universidad de Birmingham en el Reino Unido han observado un gran piezomagnetismo en un material antiferromagnético, el manganeso-estaño (Mn3Sn). El hallazgo podría permitir que este material y otros similares se empleen en memorias de computadora de próxima generación.
Los materiales antiferromagnéticos son candidatos prometedores para futuros dispositivos de memoria de alta densidad por dos razones principales. La primera es que los espines de los electrones (que se utilizan como bits o unidades de datos) en los antiferromagnetos cambian rápidamente, a frecuencias en el rango de los terahercios. Estos rápidos cambios de espín son posibles porque los espines de los antiferromagnetos tienden a alinearse de manera antiparalela entre sí, lo que genera fuertes interacciones entre los espines. Esto contrasta con los ferromagnetos convencionales, que tienen espines electrónicos paralelos.
La segunda razón es que, si bien los antiferromagnetos tienen un magnetismo interno creado por el espín de sus electrones, casi no tienen magnetización macroscópica. Esto significa que los bits se pueden empaquetar más densamente ya que no interfieren entre sí. Nuevamente, esto contrasta con los ferroimanes empleados en las memorias magnéticas convencionales, que generan una magnetización neta considerable.
Los investigadores utilizan el bien conocido efecto Hall (en el que un campo magnético aplicado induce un voltaje en un conductor en una dirección perpendicular tanto al campo como al flujo de corriente) para leer los valores de los bits antiferromagnéticos. Si todos los espines de la broca antiferromagnética giran en la misma dirección, el voltaje Hall cambia de signo. Por lo tanto, un signo del voltaje corresponde a una dirección de “giro hacia arriba” o “1” y el otro signo a una dirección de “giro hacia abajo” o “0”.
Cambio de signo de controles de cepa
En el nuevo trabajo, un equipo dirigido por Satoru Nakatsuji de las Universidad de Tokio equipos usados desarrollados por clifford catetos y colegas en Birmingham colocar una muestra de Mn3Sn bajo tensión. Minnesota3El Sn es un antiferroimán imperfecto (Weyl) con una magnetización débil y se sabe que muestra un efecto Hall anómalo (AHE) muy fuerte, en el que los portadores de carga adquieren una componente de velocidad perpendicular a un campo eléctrico aplicado incluso sin un campo magnético aplicado.
Los antiferroimanes dopados cambian más rápido
Los investigadores descubrieron que, al aplicar diferentes grados de tensión a la muestra, podían controlar tanto la magnitud como el signo del AHE del material. "Desde el descubrimiento del AHE por Edwin Hall en 1881, no se ha realizado ningún informe sobre la sintonización continua del signo AHE por tensión", dice Nakatsuji. Mundo de la física. “A primera vista, puede parecer que la conductividad Hall, una cantidad impar en el tiempo invertido, no puede controlarse mediante la tensión, que es par en el tiempo invertido. Sin embargo, nuestro experimento y nuestra teoría demuestran claramente que una cepa muy pequeña, del orden del 0.1%, puede controlar no sólo el tamaño sino también el signo del AHE”.
Importante para la espintrónica antiferromagnética
El equipo afirma que poder controlar el AHE mediante tensión será importante para las aplicaciones denominadas "espintrónicas" que involucran materiales antiferromagnéticos. Desde el estado semimetálico de Weyl de Mn3El Sn también se puede conmutar eléctricamente, el nuevo descubrimiento hace que el material sea aún más atractivo para la espintrónica, y varios grupos de todo el mundo están trabajando para fabricarlo en forma de película delgada.
El presente trabajo se detalla en Física de la naturaleza.
