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» » Descubierto un nuevo orden magnético

Físicos de Forschungszentrum Jülich y de las universidades de Kiel y Hamburgo han sido los primeros en descubrir un entramado regular de skyrmions estables magnéticos, unas estructuras radiales en espiral, formadas por espines a escala atómica, sobre una superficie, en lugar de masas de materiales. Estas diminutas formaciones podrían formar un día la base de una nueva generación de pequeñas y más eficientes unidades de almacenamiento de datos en el campo de la tecnología de la información. Los científicos descubrieron que las espirales magnéticas, cada una compuesta de sólo 15 átomos, en una sola capa atómica de hierro sobre iridio.
Han presentado sus resultados en la edición actual de la revista Nature Physics.

La existencia de skyrmions magnéticos ya se predijo hace 20 años, pero sólo pudo comprobarse experimentalmente en 2009; fue un grupo de investigadores de la Technische Universität München (TUM) que identificaron los entramados de vórtices magnéticos en el silicio manganeso en un campo magnético débil. A diferencia de estas estructuras, las que se han descubierto ahora, por los físicos en Jülich, Kiel y Hamburgo, existen sin un campo magnético externo y se encuentran en la superficie de los materiales examinados, en lugar de dentro de ellos. Su diámetro equivale a unos pocos átomos, haciéndolos al menos un orden de magnitud más pequeños que los skyrmions identificados hasta la fecha.

"Estas entidades magnéticamente estable que hemos descubierto, se comportan como partículas y se disponen como los átomos de un entramado bidimensional", explica el profesor Stefan Blügel, director del Instituto Peter Grünberg y el Instituto de Simulación Avanzada de Jülich. "Este descubrimiento, para nosotros, es como un sueño hecho realidad." Ya en 2007, este mismo equipo de científicos, descubrió un nuevo tipo de orden magnético en una película delgada de manganeso sobre tungsteno, y demostró la importancia crítica de la así llamada interacción de Dzyaloshinskii-Moriya, para la formación de su estructura de ondas. Esta misma interacción se hace también necesaria en la formación de los skyrmions en forma de espiral.

Los científicos no descubrieron el entramado de skyrmion al primer intento. Originalmente, se quería preparar una capa atómica de cromo sobre el iridio, a fin de investigar la supuesta existencia de un estado magnético diferente. Como los experimentos no tuvieron éxito, lo intentaron con otros metales. Usaron el microscopio de túnel para escaneo de espín polarizado en los estudios de hierro sobre el iridio en la Universidad de Hamburgo, y observaron que los patrones magnéticos regulares no coincidían con la estructura cristalina de la superficie del metal. "Estuvimos seguros de inmediato que habíamos descubierto skyrmions", comentaba Blügel. Unos cálculos intrincados realizados posteriormente por los superordenadores de Jülich le dieron la razón.

El resultado es un modelo que describe la formación de la alineación del espín a través de una compleja interacción de tres interacciones: la interacción de Dzyaloshinskii-Moriya de quirales, la interacción convencional entre los espines y una interacción no lineal que afecta a cuatro espines. El modelo podría ayudar, en el futuro, a influir de forma selectiva en las estructuras magnéticas de superficie. "Ahora estamos planeando investigar el efecto de la electricidad en los skyrmions, ¿cómo se comportan los espines electrónicos de una corriente eléctrica ‘desplazándose’ en espirales? y ¿cómo influyen en la resistencia y cómo son afectadas las espirales?", planteaba Blügel.


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Editor del blog Pedro Donaire

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