Los materiales magnéticos bidimensionales avanzan hacia una nueva generación de dispositivos para el almacenamiento y transporte de la información

Un equipo internacional de Investigación, con participación del Instituto de Ciencia Molecular de la Universitat de València (ICMol), ha descubierto cómo controlar mediante luz las ondas de espín en un material aislante formado por capas magnéticas. Se trata de un avance hacia una nueva generación de dispositivos que almacenarán y transportarán información de manera altamente eficiente y con muy bajo consumo. El trabajo aparece publicado en Science Advances.

La ‘onda de espín’ y la ‘espintrónica’ –neologismo a partir de espín y electrónica– son conceptos que adquieren protagonismo en el lenguaje de la computación y del almacenamiento de información gracias al impacto de la nanociencia en este campo.

Si al tirar una piedra en un estanque se genera una onda que se propaga sobre la superficie del agua, algo parecido sucede cuando la acción de un imán o un pulso de luz, por ejemplo, se propaga sobre un material magnético –formado por pequeños imanes (espines) conectados entre sí– y produce lo que se conoce como ‘onda de espín’. Este proceso permite transmitir información sin necesidad de transportar cargas eléctricas, minimizando así las pérdidas energéticas que, en forma de calor, se producen inevitablemente en los dispositivos electrónicos convencionales. Por tanto, utilizar un medio magnético aislante en lugar de un medio conductor de la electricidad puede abrir la posibilidad de fabricar dispositivos de muy bajo consumo energético que no requieren ni de corrientes eléctricas ni de electrodos para almacenar y transportar la información.

El equipo internacional de investigación formado por científicos de Países Bajos, España y Ucrania ha conseguido modular las ondas de espín con pulsos de luz ultracortos –un trillón de veces inferior a un segundo– en un material magnético formado por capas de níquel, fósforo y azufre (NiPS3). “Seleccionando a voluntad la longitud de onda adecuada, es posible activar y desactivar la propagación de estas ondas de espín bidimensionales”, señala Eugenio Coronado, miembro del equipo español junto a Samuel Mañas, ambos investigadores en el ICMol de la Universitat de València. “Dado que esta propagación ocurre en la superficie del material, la elección de un material laminar ofrece una ruta muy prometedora para transmitir información en dispositivos ultrafinos, ya que su grosor se puede reducir al de una monocapa de espesor atómico del mismo modo que ocurre en el grafeno”, añade.

Los resultados de este trabajo constituyen el primer paso hacia la fabricación de dispositivos híbridos formados por moléculas fotoactivas ancladas sobre materiales magnéticos, en los cuales la estimulación óptica de la molécula con luz visible se puede transformar en una señal magnética que se propaga a distancias de cientos de nanómetros. Esta nueva tecnología es la base del proyecto europeo SINFONIA (Selectively activated information technology by hybrid organic Interfaces) que el grupo de Valencia, liderado por Coronado, acaba de iniciar en el marco de la convocatoria FET-OPEN del programa H2020. Planteado en el campo de las TIC, SINFONIA propone el almacenamiento y transporte de información en interfaces híbridas formadas por moléculas fotoactivas y materiales antiferromagnéticos.

Las ayudas FET-OPEN (Pathfinder, en el nuevo programa Horizonte Europa) están orientadas a fortalecer grandes proyectos de investigación científica y técnica de excelencia ligados a tecnologías rupturistas y realizados mediante colaboración.

Referencia bibliográfica

Dmytro Afanasiev, Jorrit R. Hortensius, Mattias Matthiesen, Samuel Mañas-Valero, Makars Šiškins, Martin Lee, Edouard Lesne, Herre S. J. van der Zant, Peter G. Steeneken, Boris A. Ivanov, Eugenio Coronado and Andrea D. Caviglia. Controlling the anisotropy of a van der Waals antiferromagnet with light. Science Advances, 02 Jun 2021.

Fuente: UV







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