Un equipo de científicos descubrió el primer ejemplo sólido de un nuevo tipo de imán, uno que promete mejorar el rendimiento de las tecnologías de almacenamiento de datos.
Este imán "a base de singlete" difiere de los imanes convencionales, en los que los pequeños componentes magnéticos se alinean entre sí para crear un campo magnético fuerte. Por el contrario, el imán a base de singlete recién descubierto tiene campos que aparecen y desaparecen,dando como resultado una fuerza inestable, pero también una que potencialmente tiene más flexibilidad que las contrapartes convencionales.
"Hay una gran cantidad de investigación en estos días sobre el uso de imanes y magnetismo para mejorar las tecnologías de almacenamiento de datos", explica Andrew Wray, profesor asistente de física en la Universidad de Nueva York, que dirigió el equipo de investigación. "Imanes basados en singletsdebería tener una transición más repentina entre las fases magnética y no magnética. No es necesario hacer tanto para que el material cambie entre estados no magnéticos y fuertemente magnéticos, lo que podría ser beneficioso para el consumo de energía y la velocidad de conmutación dentro de uncomputadora.
"También hay una gran diferencia en cómo este tipo de magnetismo se combina con las corrientes eléctricas. Los electrones que ingresan al material interactúan muy fuertemente con los momentos magnéticos inestables, en lugar de simplemente pasar a través de ellos. Por lo tanto, es posible que estas características puedan ayudar con el rendimientocuellos de botella y permiten un mejor control de la información almacenada magnéticamente ".
El trabajo, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza también incluyó investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, la Universidad de Maryland, la Universidad Rutgers, el Laboratorio Nacional Brookhaven, la Universidad Binghamton y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
La idea para este tipo de imán se remonta a la década de 1960, basada en una teoría que contrastaba con lo que se sabía desde hace mucho tiempo sobre los imanes convencionales.
Un imán típico contiene una serie de pequeños "momentos magnéticos" que están bloqueados en alineación con otros momentos magnéticos, todos actuando al unísono para crear un campo magnético. Exponer este conjunto al calor eliminará el magnetismo; estos pequeños momentos permanecerán:- pero apuntarán en direcciones aleatorias, ya no alineadas.
Un pensamiento pionero hace 50 años, por el contrario, postulaba que un material que carece de momentos magnéticos aún podría ser un imán. Esto parece imposible, señalan los científicos, pero funciona debido a un tipo de momento magnético temporal llamado"excitón de giro", que puede aparecer cuando los electrones chocan entre sí en las condiciones adecuadas.
"Un excitón de giro único tiende a desaparecer en poco tiempo, pero cuando tienes muchos de ellos, la teoría sugiere que pueden estabilizarse entre sí y catalizar la aparición de aún más excitones de giro, en una especie de cascada", Wrayexplica
en el Comunicaciones de la naturaleza investigación, los científicos buscaron descubrir este fenómeno. Se habían encontrado varios candidatos que datan de la década de 1970, pero todos eran difíciles de estudiar, ya que el magnetismo solo era estable a temperaturas extremadamente bajas.
Utilizando la dispersión de neutrones, la dispersión de rayos X y las simulaciones teóricas, los investigadores establecieron un vínculo entre los comportamientos de un imán mucho más robusto, USb2, y las características teorizadas de los imanes basados en singletes.
"Este material había sido todo un enigma durante las últimas décadas: se sabía que las formas en que el magnetismo y la electricidad se comunicaban entre sí eran extrañas y solo comenzaban a tener sentido con esta nueva clasificación", comenta Lin Miao, becario postdoctoral de la NYU y primer autor del artículo.
Específicamente, descubrieron que USb2 contiene los ingredientes críticos para este tipo de magnetismo, particularmente una propiedad mecánica cuántica llamada "Hundness" que gobierna cómo los electrones generan momentos magnéticos. Recientemente se ha demostrado que la intensidad es un factor crucial para un rango depropiedades mecánicas cuánticas, incluida la superconductividad.
Esta investigación, que también incluyó a los candidatos a doctorado de la NYU Yishuai Xu, Erica Kotta y Haowei He, fue apoyada por el Programa MRSEC de la National Science Foundation DMR-1420073.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nueva York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :