La física de torsión es una nueva área de la física cuántica que explora nuevos fenómenos cuánticos mediante el apilamiento de materiales de Van der Waals. Investigadores de la Universidad Purdue han avanzado en este campo introduciendo espín cuántico en el material retorcido de doble capa de un antiferroimán, creando un magnetismo muaré sintonizable. Este avance propone nuevos materiales para la espintrónica y se espera que avance en el desarrollo de dispositivos de memoria y lógica de espín.
Investigadores cuánticos de la Universidad Purdue han demostrado un magnetismo muaré sintonizable retorciendo una película de doble capa de un antiferroimán. La técnica del giro no es un nuevo movimiento de baile, ni un equipo de fitness ni una nueva moda musical, es mucho más genial que todo eso. Se trata de un nuevo e interesante avance en el campo de la física cuántica y la ciencia de materiales. Los materiales de Van der Waals se apilan uno encima del otro en capas, como un papel de liar, y se pueden torcer y rotar fácilmente sin dejar de permanecer planos. Los físicos cuánticos utilizan estas pilas para descubrir fenómenos cuánticos interesantes.
Los físicos cuánticos han utilizado estas pilas para descubrir fenómenos cuánticos interesantes. Combinando el concepto de espín cuántico con pilas retorcidas de antiferroimanes de doble capa, es posible crear un magnetismo muaré sintonizable. Esto proporciona una nueva clase de plataforma de material para la espintrónica, el siguiente paso en la electrónica dual. Esta nueva ciencia puede conducir a memorias y dispositivos de lógica de espín prometedores, abriendo un nuevo camino para las aplicaciones de la espintrónica en la comunidad de la física.
Un equipo de investigación de materiales y física cuántica de la Universidad Purdue utilizó el material CrI3 de acoplamiento antiferromagnético de van der Waals (vdW) como medio para introducir tecnología de torsión para controlar el grado de libertad del espín. Publicaron los resultados de su investigación titulados "Magnetismo muaré eléctricamente sintonizable en bicapas de triyoduro de cromo retorcido" en Nature Electronics.
"En este estudio, creamos trióxido de cromo de doble bicapa retorcido, es decir, hay un ángulo de torsión entre la doble capa y la doble capa", dijo el Dr. Guanghui Cheng, coprimer autor del artículo. "Informamos sobre el magnetismo muaré con ricas fases magnéticas y logramos una notable sintonizabilidad a través de métodos eléctricos".
"Apilamos y giramos un antiferroimán sobre sí mismo, y obtuvimos un ferroimán", dijo Cheng. "También es un ejemplo sorprendente de la reciente aparición del magnetismo 'retorcido' o muaré en materiales 2D retorcidos, donde el ángulo de torsión entre dos capas de material proporciona una poderosa perilla de sintonización que cambia dramáticamente las propiedades del material".
"Para hacer la bicapa CrI3 retorcida, utilizamos lo que se llama una técnica de desgarro y apilamiento, donde una parte de la bicapa CrI3 se separa, se gira y se apila sobre otra parte", explica Cheng. "A través de mediciones del efecto Kerr magnetoóptico (MOKE), observamos la coexistencia de órdenes ferromagnéticos y antiferromagnéticos, un sello distintivo del magnetismo Moiré, y demostramos además la conmutación magnética asistida por voltaje. Este magnetismo Moiré es una nueva forma de magnetismo con fases ferromagnéticas y antiferromagnéticas que varían espacialmente y que se alternan periódicamente según una superred de Moiré".
Hasta la fecha, la electrónica retorcida se ha centrado principalmente en modular propiedades electrónicas, como el grafeno bicapa retorcido. El equipo de Purdue quería introducir torsión en el grado de libertad del giro y optó por utilizar el material de acoplamiento antiferromagnético vdW CrI3 entre capas. Al fabricar muestras con diferentes ángulos de torsión, es posible apilar antiferroimanes que se retuercen sobre sí mismos. En otras palabras, una vez completada la fabricación, el ángulo de torsión de cada dispositivo se fija antes de realizar las mediciones MOKE.
Upadhyaya y su equipo realizaron cálculos teóricos en el experimento. Esto proporciona un fuerte respaldo a los resultados de la observación del equipo del Dr. Cheng. Dijo: "Nuestros cálculos teóricos revelaron un rico diagrama de fases, que incluye fases no conjugadas como TA-1DW, TA-2DW, TS-2DW, TS-4DW, etc."
Este estudio coincide con un estudio en curso realizado por el equipo de Cheng. Antes de este trabajo, el equipo había publicado recientemente varios artículos relacionados con la nueva física y las propiedades de los "imanes bidimensionales", como "Emergence of electric-field-tunable interfacial ferromagnetismin2Dantiferromagnetheterostructures" publicado recientemente en Nature Communications. Esta línea de investigación ofrece interesantes posibilidades en los campos de la electrónica dual y la espintrónica.
"Los imanes Molière descubiertos proporcionan una nueva clase de plataforma material para la espintrónica y la magnetoelectrónica", afirmó Cheng. "Los efectos magnetoeléctricos y de conmutación magnética asistida por voltaje observados pueden conducir a dispositivos prometedores de memoria y lógica de espín. Como un nuevo grado de libertad, la torsión se puede aplicar a varias capas homo/diferentes de imanes vdW, abriendo oportunidades para buscar nuevas aplicaciones de física y espintrónica".
Fuente compilada: ScitechDaily