Resumen:
Un equipo de investigación del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) del Departamento de Energía de EE. UU. anunció que ha descubierto una nueva forma de controlar el magnetismo sin cambiar la composición química del material. Las investigaciones han demostrado que aplicando sólo una ligera tensión mecánica, es posible cambiar la estructura magnética dentro de algunos materiales cristalinos y afectar aún más sus propiedades de transporte de electrones. Se espera que este descubrimiento abra nuevos caminos tecnológicos para el desarrollo de dispositivos espintrónicos de próxima generación.
Los investigadores se han centrado en un nuevo tipo de material magnético llamado "imanes alternos". Este tipo de material se ha convertido en una dirección importante en la investigación de dispositivos electrónicos avanzados en los últimos años debido a sus propiedades magnéticas y características electrónicas únicas. El equipo de investigación utilizó haces de neutrones para observar materiales a escala atómica y descubrió que la tensión mecánica puede reajustar la estructura del orden magnético en el material y cambiar la respuesta eléctrica relacionada con el transporte de electrones.
Los resultados de la investigación relevantes se publicaron en dos revistas académicas, "Physical Review X" y "Advanced Materials". Los hallazgos sugieren que aplicar tensión físicamente a los materiales puede ser una nueva forma de controlar el magnetismo en el futuro, sin la necesidad de dopar o cambiar la composición química del material para ajustar las propiedades.
Durante el experimento, los investigadores intercalaron pequeños cristales de telururo de manganeso y sulfuro de hierro entre dos placas de titanio y aplicaron presión mecánica. Luego utilizaron el haz de neutrones producido por la fuente de neutrones de espalación en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge para realizar experimentos de difracción de neutrones para estudiar el efecto de la tensión en la estructura del dominio magnético interno del material.
Los resultados experimentales muestran que una ligera compresión cambia las proporciones relativas ocupadas por diferentes dominios magnéticos. Los dominios magnéticos son áreas con diferentes direcciones de ordenamiento magnético dentro del material, y los cambios en su distribución afectarán directamente el rendimiento magnético general del material. Al mismo tiempo, el equipo de investigación también observó cambios en el efecto Hall anómalo. Este fenómeno eléctrico produce un voltaje perpendicular a la dirección del flujo de corriente y sus cambios ilustran un vínculo directo entre el ajuste de la estructura magnética y el comportamiento del transporte de electrones. Dai Pengcheng, profesor de la Universidad Rice y ex científico de neutrones del Laboratorio Nacional Oak Ridge, dijo que al controlar la estructura del dominio magnético, los investigadores pueden afectar directamente las propiedades de transporte de electrones del material, lo que crea nuevas posibilidades para explorar la aplicación de materiales relacionados en el campo de la espintrónica.
Los imanes alternos han atraído mucha atención porque sus propiedades magnéticas especiales combinan algunas de las ventajas de los ferroimanes y antiferroimanes tradicionales. La tecnología espintrónica espera utilizar no sólo la información de carga transportada por los electrones, sino también el espín de los electrones para completar tareas de almacenamiento y procesamiento de información. Se espera que este método logre una mayor velocidad y un modo de procesamiento de información de menor consumo de energía que la tecnología electrónica tradicional.
El equipo de investigación señaló que este descubrimiento estableció una conexión directa entre la tensión mecánica, la estructura del dominio magnético y el comportamiento del transporte de electrones, demostrando que las propiedades magnéticas y eléctricas de los materiales se pueden ajustar mediante una simple deformación física. Si las tecnologías pertinentes pueden mejorarse aún más en el futuro, se podría promover el desarrollo de nuevas memorias de bajo consumo, equipos informáticos de alto rendimiento y dispositivos electrónicos de espín avanzados.
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