Logran magnetizar un material usando luz

Unos físicos han creado un nuevo estado magnético en un material, utilizando para ello tan solo luz. Los investigadores utilizaron un láser con una frecuencia del orden del terahercio para estimular directamente los átomos de un material antiferromagnético. Las oscilaciones del láser se sintonizan con las vibraciones naturales entre los átomos del material, de forma que se desplaza el equilibrio de los espines atómicos hacia un nuevo estado magnético.

El equipo responsable de este logro está formado, entre otros, por Batyr Ilyas y Nuh Gedik, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos.

En los imanes comunes, hechos de materiales conocidos como ferromagnéticos, los espines de los átomos apuntan en la misma dirección, de forma que el conjunto puede ser fácilmente influenciado y arrastrado en la dirección de cualquier campo magnético externo. Por el contrario, los materiales antiferromagnéticos están compuestos por átomos con espines alternos, cada uno de los cuales apunta en dirección opuesta a su vecino. Este orden anula esencialmente los espines, dando a los materiales antiferromagnéticos una magnetización neta cero que es impermeable a cualquier atracción magnética.

Si se pudiera fabricar un chip de memoria con material antiferromagnético, los datos podrían “escribirse” en regiones microscópicas del material, denominadas dominios. Una determinada configuración de orientaciones de espín (por ejemplo, de arriba a abajo) en un dominio dado representaría el bit clásico “0”, y una configuración diferente (de abajo a arriba) significaría “1”. Los datos escritos en un chip de este tipo serían robustos frente a influencias magnéticas externas.

Por esta y otras razones, se cree que los materiales antiferromagnéticos podrían ser una alternativa más robusta a las actuales tecnologías de almacenamiento basadas en el magnetismo. Sin embargo, uno de los principales obstáculos ha sido cómo controlar con suficiente fiabilidad los materiales antiferromagnéticos, de manera que el material pase de un estado magnético a otro.

“Los materiales antiferromagnéticos son robustos y no se ven influidos por campos magnéticos parásitos no deseados”, explica Gedik. “Sin embargo, esta robustez es un arma de doble filo; su insensibilidad a los campos magnéticos débiles dificulta el control de estos materiales”.

Utilizando luz del orden del terahercio cuidadosamente sintonizada, el equipo del MIT fue capaz de conmutar de forma controlable el estado de un material antiferromagnético a un nuevo estado magnético.

En repetidos experimentos, el equipo observó que un pulso de luz láser del orden del terahercio conseguía cambiar de manera controlable el estado magnético del material antiferromagnético. (Foto: Adam Glanzman. CC BY-NC-ND 3.0)

Los materiales antiferromagnéticos podrían incorporarse a futuros chips de memoria que almacenen y procesen más datos consumiendo menos energía y ocupando una fracción del espacio de los dispositivos actuales, gracias a la estabilidad de los dominios magnéticos.

Ilyas, Gedik y sus colegas exponen los detalles técnicos de su avance en la revista académica Nature, bajo el título “Terahertz field-induced metastable magnetization near criticality in FePS3”. (Fuente: NCYT de Amazings)