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(noticias nanowerk) En un nuevo avance, los investigadores han utilizado una técnica novedosa para confirmar un fenómeno físico no descubierto previamente que podría usarse para mejorar el almacenamiento de datos en la próxima generación de dispositivos informáticos.
Las tesis centrales
Investigación
Las memorias espintrónicas, como las utilizadas en algunas computadoras y satélites de alta tecnología, utilizan estados magnéticos creados por el momento angular intrínseco de un electrón para almacenar y leer información. Dependiendo de su movimiento físico, el espín de un electrón crea una corriente magnética. Este llamado “efecto Hall de espín” tiene importantes aplicaciones para materiales magnéticos en muchas áreas diferentes, desde la electrónica de baja potencia hasta la mecánica cuántica fundamental.
Más recientemente, los científicos han descubierto que los electrones también pueden generar electricidad mediante un segundo tipo de movimiento: el momento angular en órbita, similar a cómo la Tierra gira alrededor del sol. Esto se conoce como “efecto Hall orbital”, dijo Roland Kawakami, coautor del estudio y profesor de física en la Universidad Estatal de Ohio.
Los teóricos predijeron que al utilizar metales de transición livianos (materiales con corrientes Hall de espín débiles), las corrientes magnéticas creadas por el efecto Hall orbital serían más fáciles de detectar a medida que fluyen junto a ellos. Hasta ahora, descubrir algo como esto directamente ha sido un desafío, pero el estudio fue dirigido por Igor Lyalin, estudiante de doctorado en física, y publicado hoy en la revista Cartas de examen físico (“Detección magnetoóptica del efecto Hall orbital en cromo”) mostró un método para observar el efecto.
«A lo largo de las décadas se han descubierto varios efectos Hall», dijo Kawakami. “Pero la idea de estos flujos orbitales es realmente completamente nueva. La dificultad es que están mezclados con corrientes de espín de metales pesados típicos y es difícil distinguirlos entre sí”.
En cambio, el equipo de Kawakami demostró el efecto Hall orbital reflejando luz polarizada, en este caso un láser, sobre varias películas delgadas del cromo, metal ligero, para examinar los átomos del metal en busca de una posible acumulación de momento angular orbital. Después de casi un año de cuidadosas mediciones, los investigadores pudieron detectar una clara señal magnetoóptica que mostraba que los electrones recogidos en un extremo de la película exhibían fuertes propiedades de efecto Hall orbital.
Este exitoso descubrimiento podría tener enormes consecuencias para futuras aplicaciones de la espintrónica, afirmó Kawakami.
«El concepto de espintrónica existe desde hace unos 25 años y, si bien ha funcionado muy bien para diversas aplicaciones de almacenamiento, ahora la gente está intentando ir más allá», afirmó. «Uno de los mayores objetivos de la industria ahora es reducir el consumo de energía, porque ese es el factor limitante para aumentar el rendimiento».
Reducir la cantidad total de energía necesaria para que los futuros materiales magnéticos funcionen correctamente podría permitir un menor consumo de energía, mayores velocidades y una mayor confiabilidad, lo que ayudaría a extender la vida útil de la tecnología. El uso de corrientes orbitales en lugar de corrientes de espín podría potencialmente ahorrar tiempo y dinero a largo plazo, afirmó Kawakami.
Los investigadores señalan que esta investigación abre una oportunidad para aprender más sobre cómo surgen estos extraños fenómenos físicos en otros tipos de metales y dicen que continúan abordando la compleja relación entre los efectos Hall de espín y los efectos Hall orbitales.
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