L'efecte "exchange bias" o intercanvi de polarització es produeix quan un material ferromagnètic (FM) i un antiferromagnètic (AFM) estan en contacte i, com a resultat, es dóna una forta interacció magnètica entre ells. Aquest efecte té un gran impacte en la gravació de dades magnètica i contribueix a conèixer millor com produir discs durs de reduïdes dimensions amb una major densitat de la informació.
Els investigadors van dissenyar i produir unes mostres formades per un nucli de nanopartícules de cobalt (Co) de ~4 nm diàmetre i una capa exterior d'òxid de cobalt (CoO) de ~1 nm de gruix, incrustades en una matriu no magnètica d'òxid de magnesi (MgO). El sistema va demostrar un sorprenent efecte "exchange bias" HE≈ 2460 Oe i un gran camp coercitiu HC ≈ 6200 Oe a T= 2K, que contrasta amb el reduït efecte "exchange bias" i camp coercitiu en el cas d'altres materials no magnètics analitzats en estudis previs (Al2O3 o C).
Utilitzant els raigs X polaritzats de la línia de llum BOREAS del Sincrotró ALBA, els investigadors van mesurar el dicroisme circular magnètic de raigs X (SXMCD) de les mostres. Van poder observar com es va originar un senyal ferromagnètic de la capa exterior antiferromagnètica de CoO. Aquesta reacció demostra l'existència d'espins de cobalt rotatoris en la capa exterior de CoO, posant de manifest el mecanisme d'"exchange bias".
Aquesta investigació s'ha desenvolupat dins d'un projecte de recerca propi de la línia de llum BOREAS. El resultat d'aquesta investigació ha suposat la primera publicació d'aquesta línia de llum i ha estat acceptada per publicar a la revista Nanoscale ("Direct observation of rotatable uncompensated spins in the exchange bias system Co/CoO–MgO" Chuannan Ge, Xiangang Wan, Eric Pellegrin, Zhiwei Hu, S. Manuel Valvidares, Alessandro Barla, Wen-I. Liang, Ying-Hao Chu, Wenqin Zou and Youwei Du (2013) DOI: 10.1039/ C3NR02013D).
Figura 1. Mostra analitzada a la línea BOREAS, composada per un nucli de Co de ~4nm diàmetre i una capa exterior de CoO de ~1 nm de gruix. La zona marcada en vermell indica la interacció magnètica entre el nucli ferromagnètic Co i la capa exterior antiferromagnètica CoO, on té lloc el fenòmen "exchange bias".
