La espintrónica explota el espín (es decir, la rotación de los electrones alrededor de su propio eje, similar al giro de una peonza) y las propiedades magnéticas que de él se derivan, así como la carga eléctrica de los electrones, para almacenar y procesar información en materiales magnéticos. Los defectos y singularidades magnéticas que suelen existir en texturas magnéticas uniformes son candidatos válidos para transportar información ya que en muchos casos sus características intrínsecas, determinadas por sus propiedades topológicas, las hacen robustas frente a las perturbaciones externas. Un vórtice magnético (V) es una de las singularidades más conocidas. Se puede imaginar como un tifón en la atmósfera que puede recorrer largas distancias sin ser interrumpido por edificios o árboles. Trasladado al magnetismo, el lugar del aire lo ocuparía la magnetización que está girando. Un anti-vórtice (AV) es otra singularidad que, al chocar con un vórtice, resulta en una aniquilación mutua.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Oviedo, de la Universidad de Oporto (Portugal), junto con científicos del Sincrotrón ALBA, han llevado a cabo investigaciones en la línea de luz MISTRAL durante los últimos años y han encontrado recientemente un interesante resultado relativo al movimiento correlativo de pares V- AV a lo largo de dominios en estructuras magnéticas.
Las estructuras magnéticas analizadas eran capas finas (50-100 nm) de materiales magnéticos que se dispusieron en bandas magnéticas en equilibrio, tal y como se representa en la figura. Un aspecto destacable de este estudio es que las bandas magnéticas, que actúan como caminos para transportar V y AV, se auto-organizan y pueden orientarse en cualquier dirección o pueden ser borradas a voluntad. Tal y como puede verse en el panel inferior, el par V-AV se mueve de forma correlativa durante más de 3 μm, una distancia relativamente grande en dispositivos nano-magnéticos. Además, el sentido de movimiento del par V-AV (hacia derecha o izquierda) está completamente determinado por la topología de la bifurcación.
Este hallazgo es un efecto robusto que podría tener aplicaciones prácticas, ya que este movimiento determinístico V-AV podría ser aplicable en el transporte de información magnética.
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Fig: Como puede apreciarse en el panel superior, hay líneas blancas y grises relativamente paralelas que corresponden a las distintas magnetizaciones indicadas por las flechas [(+,+) indica magnetización positiva en el plano y perpendicular, respectivamente]. A la derecha, hay una bifurcación marcada como Y2. Cuando se aplica un campo magnético de la magnitud apropiada que apunta a la izquierda de la figura, la magnetización se invierte tal y como indica el panel central: (+,+) cambia a (-,+) y (+,-) a (-,-). Los cálculos magnéticos, que reproducen muy bien las imágenes magnéticas, indican que la inversión magnética ocurre vía la generación del par V-AV generado en la bifurcación Y2. En el panel central, el final de la banda negra (-,-) da la posición del vórtice y el final de la línea gris (-,+) es el del AV. |
Referencia: A. Hierro-Rodriguez et al. Appl. Phys. Lett. 110, 262402 (2017); doi: 10.1063/1.4984898
