Los posibles dispositivos de almacenamiento de datos digitales dependen principalmente de nuevos fenómenos magnéticos fundamentales. Cuanto mejor comprendamos estos fenómenos, mejor y más eficientes energéticamente serán los chips de memoria y los discos duros que podamos construir. Físicos del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDRy el Helmholtz-Zentrum Berlin HZB ahora han completado el trabajo fundamental esencial para futuros dispositivos de almacenamiento: utilizando un enfoque creativo de conformación de películas delgadas magnéticas en arquitecturas curvas, validaron la presencia de respuestas quirales en un material magnético de uso común.la creación de sistemas magnéticos con propiedades deseadas que se basan en transformaciones geométricas simples.
Todos sabemos que nuestra mano izquierda es diferente de la derecha: un guante izquierdo no se ajusta a su mano derecha y viceversa. Los científicos usan el término "quiralidad" para describir objetos que no se alinean con su imagen especular. Químicos, en particular, están familiarizados con esta propiedad en las moléculas, como en el ácido láctico de rotación izquierda y derecha. Los humanos metabolizan la variante de rotación derecha más fácilmente que su "imagen especular".
Se sabe que tales efectos quirales ocurren en materiales magnéticos, donde las texturas magnéticas también tienen propiedades quirales: la disposición de los momentos magnéticos individuales dentro del material o, en sentido figurado, la alineación de las muchas pequeñas "agujas de brújula" que forman unimán, podría formar alineaciones para diestros y zurdos. Bajo ciertas condiciones, algunas texturas se comportan como imagen e imagen en espejo: una textura para zurdos no puede hacerse congruente con su versión para diestros.
El aspecto interesante aquí es que "las dos texturas pueden presentar diferentes comportamientos magnéticos", como señala el físico del HZDR Dr. Denys Makarov. "En pocas palabras: una textura diestra puede ser más energéticamente preferible que una zurdatextura. Dado que los sistemas en la naturaleza tienden a asumir su estado energético más bajo posible, se prefiere el estado diestro. "Tales efectos quirales tienen una gran promesa tecnológica. Entre otras cosas, podrían ser útiles en el desarrollo futuro de dispositivos electrónicos altamente eficientes energéticamentecomponentes como sensores, interruptores y dispositivos de almacenamiento no volátiles.
Arquitecturas curvas magnéticas
"Los helimagnetos son materiales con propiedades magnéticas quirales bien definidas, debido a la falta de simetría magnética interna", explica el autor principal del artículo, el Dr. Oleksii Volkov, del Instituto de Investigación de Física y Materiales del Haz Iónico del HZDR.el hecho de que se conocen desde hace mucho tiempo, son materiales bastante exóticos que son difíciles de producir. Además, los helimagnetos suelen exhibir sus propiedades quirales únicas a bajas temperaturas ". Es por eso que el equipo de Makarov eligió un camino diferente.material magnético, aleación de hierro y níquel conocido como Permalloy, para construir objetos curvos como tiras en forma de parábola. Mediante la litografía, formaron varias tiras parabólicas de varios micrómetros a partir de láminas delgadas de Permalloy.
Los físicos luego expusieron las muestras a un campo magnético, orientando así los momentos magnéticos en la parábola a lo largo de este campo magnético. Luego exploraron experimentalmente la inversión de magnetización mediante el uso de un método de análisis altamente sensible en el sincrotrón de HZB. El equipo pudo mostrarque los momentos magnéticos en la tira parabólica permanecieron en su dirección original hasta que se aplicó un campo magnético invertido de cierto valor crítico.
efecto sorprendentemente fuerte
Esta respuesta tardía se debe a los efectos quirales causados por la curvatura en el área del ápice de las tiras de parábola. "Los teóricos han predicho este comportamiento inusual durante algún tiempo, pero en realidad se consideró más un truco teórico", explica el Dr. FlorianCorona de Helmholtz-Zentrum Berlin. "Pero ahora hemos demostrado que este truco realmente funciona en la práctica. Detectamos una respuesta quiral magnética en un material ferromagnético blando convencional, solo a través de la curvatura geométrica de las tiras que usamos".
En el proceso, el equipo se enfrentó a dos sorpresas más: por un lado, el efecto fue notablemente fuerte, lo que significa que podría usarse para influir en las respuestas magnetoeléctricas de los materiales. Por otro lado, el efecto fuedetectado en un objeto relativamente grande: parábolas del tamaño de un micrómetro que se pueden producir utilizando la litografía convencional. Anteriormente, los expertos habían asumido que estos efectos quirales inducidos por la curvatura solo podían observarse en objetos magnéticos con dimensiones de aproximadamente una docena de nanómetros.
"En términos de posibles aplicaciones, esperamos nuevos interruptores magnéticos y dispositivos de almacenamiento de datos que utilicen propiedades quirales inducidas geométricamente", enfatiza Makarov. Hay conceptos que prevén el futuro almacenamiento de datos digitales en ciertos objetos magnéticos, los llamadosparedes de dominio quiral o skyrmions. El reciente descubrimiento podría ayudar a producir tales objetos con bastante facilidad, a temperatura ambiente y utilizando materiales comunes. Además, el efecto recién descubierto también allana el camino para nuevos sensores de campo magnético altamente sensibles.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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