Los científicos encuentran una forma sorprendente de afectar las propiedades de almacenamiento de información en la aleación de metal.
A veces se pueden encontrar descubrimientos científicos a lo largo de caminos bien transitados. Eso demostró el caso de un material de aleación de cobalto y hierro que se encuentra comúnmente en las unidades de disco duro.
Como se informó en un número reciente de Cartas de revisión física , investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE, junto con la Universidad de Oakland en Michigan y la Universidad de Fudan en China, han encontrado un sorprendente efecto cuántico en esta aleación.
El efecto implica la capacidad de controlar la dirección del giro de electrones, y podría permitir a los científicos desarrollar materiales más potentes y energéticamente eficientes para el almacenamiento de información. Al cambiar la dirección del giro de electrones en un material, los investigadores pudieron alterar suestado magnético. Este mayor control de la magnetización permite que se almacene y recupere más información en un espacio más pequeño. Un mayor control también podría generar aplicaciones adicionales, como motores eléctricos, generadores y cojinetes magnéticos de mayor eficiencia energética.
El efecto que descubrieron los investigadores tiene que ver con la "amortiguación", en la que la dirección del giro electrónico controla cómo el material disipa la energía. "Cuando conduces tu automóvil por una carretera plana sin viento, la energía disipadora del arrastre es lalo mismo independientemente de la dirección en la que viaje ", dijo el científico de materiales de Argonne Olle Heinonen, autor del estudio." Con el efecto que descubrimos, es como si su automóvil experimentara más resistencia si viaja de norte a sur que si viajaeste oeste."
"En términos técnicos, descubrimos un efecto considerable de la amortiguación magnética en capas a nanoescala de aleación de cobalto y hierro recubiertas en un lado de un sustrato de óxido de magnesio", agregó el científico de materiales de Argonne Axel Hoffmann, otro autor del estudio ".el giro electrónico, la amortiguación magnética dicta la tasa de disipación de energía, controlando aspectos de la magnetización ".
El descubrimiento del equipo resultó especialmente sorprendente porque la aleación de cobalto y hierro se había utilizado ampliamente en aplicaciones como discos duros magnéticos durante muchas décadas, y sus propiedades se han investigado a fondo. Era una creencia convencional que este material no tenía una dirección preferidapara espín electrónico y, por lo tanto, magnetización.
Sin embargo, en el pasado, los científicos prepararon la aleación para su uso "horneándola" a alta temperatura, lo que ordena la disposición de los átomos de cobalto y hierro en una red regular, eliminando el efecto direccional. El equipo observó el efecto examinandoaleaciones de cobalto y hierro sin hornear, en las cuales los átomos de cobalto y hierro pueden ocupar al azar los sitios de los demás.
El equipo también pudo explicar la física subyacente. En una estructura cristalina, los átomos normalmente se sientan a intervalos perfectamente regulares en una disposición simétrica. En la estructura cristalina de ciertas aleaciones, existen pequeñas diferencias en la separación entre átomos que pueden sereliminados a través del proceso de horneado; estas diferencias permanecen en un material "sin hornear".
Exprimir dicho material a nivel atómico cambia aún más la separación de los átomos, lo que resulta en diferentes interacciones entre los giros atómicos en el entorno cristalino. Esta diferencia explica cómo el efecto de amortiguación en la magnetización es grande en algunas direcciones y pequeño en otras.
El resultado es que distorsiones muy pequeñas en la disposición atómica dentro de la estructura cristalina de la aleación de hierro y cobalto tienen implicaciones gigantes para el efecto de amortiguación. El equipo realizó cálculos en la Instalación de Computación de Liderazgo Argonne, una Instalación de Usuario de la Oficina de Ciencia de DOE, queconfirmaron sus observaciones experimentales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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