Sincrotró ALBA
Els investigadors de la Universitat d'Oviedo, de la Universitat de Porto i del Sincrotró ALBA han visualitzat amb llum de sincrotró el moviment de parells de vòrtex i anti-vòrtex al llarg dels dominis continguts en estructures magnètiques. Aquest estudi suposa un interessant descobriment que podria tenir aplicacions en memòries i dispositius lògics programables.
L'espintrònica explota l'spin (és a dir, la rotació dels electrons al voltant del seu propi eix, similar al gir d'una baldufa) i les propietats magnètiques que se'n deriven, així com la càrrega elèctrica dels electrons, per emmagatzemar i processar informació en materials magnètics. Els defectes i singularitats magnètiques que solen existir en textures magnètiques uniformes són candidats vàlids per transportar informació ja que en molts casos les seves característiques intrínseques, determinades per les seves propietats topològiques, les fan robustes davant les pertorbacions externes. Un vòrtex magnètic (V) és una de les singularitats més conegudes. Es pot imaginar com un tifó a l'atmosfera que pot recórrer llargues distàncies sense ser interromput per edificis o arbres. Traslladat al magnetisme, el lloc de l'aire l'ocuparia la magnetització que està girant. Un anti-vòrtex (AV) és una altra singularitat que, al xocar amb un vòrtex, resulta en una aniquilació mútua.
Un grup d'investigadors de la Universitat d'Oviedo, de la Universitat de Porto (Portugal), juntament amb científics del Sincrotró ALBA, han dut a terme investigacions a la durant els últims anys i han trobat recentment un resultat interessant relacionat amb el moviment correlatiu de parells V- AV al llarg de dominis en estructures magnètiques.
Les estructures magnètiques analitzades eren capes fines (50-100 nm) de materials magnètics que es disposaven en bandes magnètiques en equilibri, tal i com es representa a la figura. Un aspecte destacable d'aquest estudi és que les bandes magnètiques, que actuen com a camins per transportar V i AV, s'autoorganitzen i es poden orientar en qualsevol direcció o es poden esborrar a voluntat. Tal i com es pot veure en el panell inferior, el parell V-AV es mou de forma correlativa durant més de 3 μm, una distància relativament gran en dispositius nano-magnètics. A més, el sentit de moviment del parell V-AV (cap a la dreta o esquerra) està completament determinat per la topologia de la bifurcació.
Aquest descobriment és un efecte robust que podria tenir aplicacions pràctiques, ja que aquest moviment determinístic V-AV podria ser aplicable en el transport d'informació magnètica.
Fig: Com es pot apreciar en el panell superior, hi ha línies blanques i grises relativament paral·leles que corresponen a les diferents magnetitzacions indicades per les fletxes [(+, +) indica magnetització positiva en el pla i perpendicular, respectivament]. A la dreta, hi ha una bifurcació marcada com Y2. Quan s'apliqui un camp magnètic de la magnitud apropiada que apunta a la figura esquerra, la magnetització es reverteix tal com indica el centre del panell: (+, +) canvia a (-, +) i (+, -) a (-, -). Els càlculs magnètics, que reprodueixen molt bé les imatges magnètiques, indiquen que la inversió magnètica ocorre a través de la generació del parell V-AV generat a la bifurcació Y2. En el panell central, el final de la banda negra (-, -) dóna la posició del vòrtex i el final de la línia gris (-, +) és el del AV. |
Referència: A. Hierro-Rodriguez et al. Appl. Phys. Lett. 110, 262402 (2017); doi: 10.1063/1.4984898