El efecto "exchange bias" o intercambio de polarización se produce cuando un material ferromagnético (FM) y un antiferromagnético (AFM) están en contacto y, como resultado, se crea una fuerte interacción magnética entre ellos. Este efecto tiene un gran impacto en la grabación de datos magnética, y contribuye a conocer mejor cómo producir discos duros más pequeños con una mayor densidad de información.
Los investigadores diseñaron y produjeron unas muestras formadas por un núcleo de nanopartículas de cobalto (Co) de ~4 nm diámetro y un capa exterior de óxido de cobalto (CoO) de ~1 nm de grosor, incrustadas en una matriz no magnética de óxido de magnesio (MgO). El sistema demostró un sorprendente efecto "exchange bias" HE≈ 2460 Oe y gran campo coercitivo HC ≈ 6200 Oe a T= 2K, que contrasta con el reducido efecto "exchange bias" y campo coercitivo en el caso de otros materiales no magnéticos analizados en estudios previos (Al2O3 o C).
Utilizando los rayos X polarizados de la línea de luz BOREAS del Sincrotrón ALBA, los investigadores midieron el dicroísmo circular magnético de rayos X (SXMCD) de las muestras. Pudieron observar cómo se originó una señal ferromagnética de la capa exterior antiferromagnética CoO. Esta reacción demuestra la existencia de espines de cobalto rotatorios en la capa exterior de CoO, evidenciando así el mecanismo de "exchange bias".
Esta investigación se ha desarrollado dentro de un proyecto de investigación propio de la línea de luz BOREAS. El resultado de esta investigación ha supuesto la primera publicación para esta línea de luz y ha sido aceptada para publicar en 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. Muestra analizada en la línea BOREAS, compuesta por un núcleo de Co de ~4nm diámetro y una capa exterior de CoC de ~1 nm de grosor. La zona marcada en rojo indica la interacción magnética entre el núcleo ferromagnético Co y la capa exterior antiferromagnética CoO, donde tiene lugar el fenómeno "exchange bias".
