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(noticias nanowerk) En un artículo publicado recientemente en comunicación de la naturaleza (“Voltage-based magnetization Switching and Reading in magnetoelectric spin-orbit nanodevices”), un equipo internacional liderado por investigadores del grupo de Nanodispositivos del CIC nanoGUNE, logró la conmutación y lectura de la magnetización de nanodispositivos magnetoeléctricos en órbita de espín basada en voltaje.
Este estudio representa una prueba de funcionamiento de estos nanodispositivos, que son los componentes básicos de la lógica de órbita de espín magnetoeléctrica (MESO), y abre una nueva vía para tecnologías de bajo consumo más allá de CMOS.
Se ha propuesto una ruta hacia la conmutación del magnetismo basada en voltaje y sin campos magnéticos utilizando materiales magnetoeléctricos que exhiben más de una de las propiedades ferroicas primarias en la misma fase. Entre varias combinaciones posibles, se espera que la coexistencia de ferroelectricidad y ferromagnetismo permita el control de la magnetización cambiando la polarización ferroeléctrica con un campo eléctrico. En esta categoría se encuentra la ferrita de bismuto (BiFeO3) fue el material más estudiado y mostró un estrecho acoplamiento entre los órdenes antiferromagnético y ferroeléctrico a temperatura ambiente.
El camino hacia los dispositivos multiferroicos ha sido largo y arduo y sólo se han reportado escasos resultados. Sin embargo, se espera que dichos dispositivos puedan alcanzar energías de escritura de magnetización en el rango de attojulios, lo que representa una mejora de varios órdenes de magnitud en comparación con los dispositivos modernos basados en corriente. Esta fuerza impulsora llevó a la reciente propuesta de lógica MESO, que propone un nanodispositivo basado en espín junto con un multiferroico, en el que la magnetización se conmuta exclusivamente con un pulso de voltaje y se lee eléctricamente mediante fenómenos de conversión de corriente de espín a carga (SCC).
Un equipo de investigadores ha demostrado la implementación experimental de un dispositivo de este tipo. El equipo fabricó nanodispositivos SCC en BiFeO3 y analizó la reversibilidad de la magnetización del CoFe ferromagnético utilizando una combinación de piezorreacción y microscopía de fuerza magnética, determinando el estado de polarización de BiFeO.3 y la magnetización de CoFe se mapean durante la conmutación. Luego, los investigadores correlacionaron esto con experimentos de SCC totalmente eléctricos, en los que se aplicaron pulsos de voltaje para cambiar el BiFeO.3Se midió la inversión de la magnetización de CoFe (escritura) y diferentes voltajes de salida de SCC dependiendo de la dirección de magnetización (lectura).
Los resultados publicados respaldan la conmutación basada en voltaje y la lectura de la magnetización en nanodispositivos a temperatura ambiente, posible mediante el acoplamiento de intercambio entre BiFeO multiferroico.3 y CoFe ferromagnético para escritura y SCC entre CoFe y Pt para lectura.
Se requiere más trabajo con respecto a la controlabilidad y reproducibilidad de la conmutación, particularmente con respecto a las texturas ferroeléctricas y magnéticas en BiFeO.3Estos resultados representan un importante paso adelante hacia el control del voltaje de la magnetización en imanes a nanoescala, esencial para futuros dispositivos de memoria y lógica basados en espín de baja potencia.
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