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Resumen:
Un equipo internacional de físicos ha logrado avances en el uso de materiales antiferromagnéticos en dispositivos de memoria.
Científicos desentrañan el misterio del «Efecto Hall» en busca de dispositivos de almacenamiento de última generación
Edgbaston, Reino Unido | Publicado el 19 de agosto de 2022
Los antiferromagnetos son materiales que tienen magnetismo interno causado por el giro de los electrones pero casi ningún campo magnético externo. Son interesantes por su potencial para el almacenamiento de datos, ya que la ausencia de este campo magnético externo (o de «largo alcance») significa que las unidades de datos (bits) pueden empaquetarse más densamente en el material.
Esto contrasta con los ferroimanes utilizados en los dispositivos de almacenamiento magnético estándar. Los bits en estos dispositivos crean campos magnéticos de largo alcance que evitan que se empaqueten demasiado, de lo contrario, interactuarían.
La propiedad medida para leer un bit antiferromagnético se denomina efecto Hall, que es un voltaje que aparece perpendicular a la dirección de la corriente aplicada. Cuando se invierten todos los espines en el antiferromagnético, el voltaje de Hall cambia de signo. Entonces, un signo del voltaje Hall corresponde a un «1» y el otro signo a un «0»: la base del código binario utilizado en todos los sistemas informáticos.
Aunque los científicos saben desde hace mucho tiempo sobre el efecto Hall en los materiales ferromagnéticos, el efecto en los antiferromagnetos solo se ha reconocido en la última década y aún no se comprende bien.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio en Japón, las universidades de Cornell y Johns Hopkins en EE. UU. y la Universidad de Birmingham en Reino Unido han propuesto una explicación para el «efecto Hall» en un antiferromagnético Weyl (Mn3Sn), un material que ha un efecto Hall espontáneo particularmente fuerte.
Sus hallazgos, publicados en Nature Physics, tienen implicaciones tanto para los ferromagnetos como para los antiferromagnetos y, por extensión, para los dispositivos de almacenamiento de próxima generación en general.
Los investigadores estaban interesados en el Mn3Sn porque no es un antiferromagnético perfecto, sino que tiene un campo magnético externo débil. El equipo quería averiguar si este débil campo magnético es responsable del efecto Hall.
En su experimento, el equipo utilizó un dispositivo desarrollado por el Dr. Clifford Hicks de la Universidad de Birmingham, quien también es coautor del artículo. El dispositivo se puede utilizar para aplicar una carga ajustable al material bajo prueba. Al aplicar este estrés a estos antiferromagnetos de Weyl, los investigadores observaron que el campo magnético residual externo aumentaba.
Si el campo magnético impulsara el efecto Hall, habría un efecto correspondiente en el voltaje a través del material. Los investigadores demostraron que el voltaje en realidad no cambia mucho, lo que demuestra que el campo magnético no es importante. En cambio, concluyeron, la disposición de los electrones que giran dentro del material es responsable del efecto Hall.
Clifford Hicks, coautor del artículo de la Universidad de Birmingham, dijo: «Estos experimentos prueban que el efecto Hall es causado por las interacciones cuánticas entre los electrones de conducción y sus espines. Los resultados son importantes para comprender y mejorar la tecnología de almacenamiento magnético”.
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