Ciencia de los Materiales
Nueva forma de controlar mediante voltaje las propiedades magnéticas de un material
Una nueva forma de regular las propiedades magnéticas de un material usando solo un pequeño voltaje aplicado podría constituir el amanecer de una nueva familia de materiales con una amplia gama de propiedades regulables de manera parecida.
La técnica, desarrollada por el equipo internacional de Uwe Bauer, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, podría llegar a ser usada para controlar propiedades distintas al magnetismo, incluyendo la reflectividad o la conductividad térmica. La primera aplicación del nuevo hallazgo probablemente será un nuevo tipo de chip de memoria que no requiera energía para conservar los datos una vez sean escritos, disminuyendo drásticamente sus necesidades energéticas generales. Esto podría ser especialmente útil para los dispositivos móviles, donde la duración de la batería es a menudo su principal limitación.
El concepto de usar una señal para controlar un elemento de memoria magnética es objeto de muchas investigaciones por parte de los fabricantes de chips. Ahora los autores del nuevo estudio han hecho pasos importantes para hacer que la técnica sea viable.
La estructura de estos dispositivos es similar a la de un condensador eléctrico o capacitor, con dos capas delgadas de material conductor separadas por una capa aislante. La capa aislante es tan delgada que, bajo ciertas condiciones, los electrones pueden atravesarla.
Pero a diferencia de un condensador, las capas conductoras en estos chips de baja energía están magnetizadas. En el nuevo dispositivo, una capa conductora tiene una magnetización fija, mientras que la otra puede ser conmutada entre dos orientaciones magnéticas mediante la aplicación de un voltaje sobre ella. Cuando las orientaciones magnéticas quedan alineadas, es más fácil para los electrones viajar de una capa a la otra; cuando poseen orientaciones opuestas, el dispositivo es más aislante. Estos estados pueden usarse para representar “ceros” y “unos”.
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Este diagrama muestra el principio subyacente en el uso de voltaje para cambiar las propiedades del material. En este “bocadillo” de materiales, aplicar un voltaje resulta en un movimiento de iones (átomos cargados eléctricamente) desde la zona media. Esto modifica algunas de las propiedades (magnéticas, térmicas u ópticas) del material del punto de destino, y los cambios permanecen después de que se retire el voltaje. (Imagen: Diagrama aportado por los investigadores; elaboración posterior hecha por Jose-Luis Olivares, MIT)
El trabajo en el MIT muestra que solo se precisa un pequeño voltaje para invertir el estado del dispositivo, el cual retiene su nuevo estado incluso después de que se haya cortado la energía. Los dispositivos convencionales precisan una fuente continua de energía para mantener su estado.
El equipo del MIT ha logrado diseñar un sistema en el que el voltaje cambia las propiedades magnéticas 100 veces más fuertemente que lo que otros grupos han llegado a conseguir; este potente cambio en el magnetismo hace posible la estabilidad a largo plazo de las nuevas células de memoria.
