Se confirma la existencia de un nuevo tipo de magnetismo

Los altermagnetos, cuya existencia se teoriza pero nunca antes visto, se han medido por primera vez y podrían ayudarnos a fabricar nuevos tipos de computadoras magnéticas.

Por primera vez se ha medido un nuevo tipo de magnetismo. Los altermagnetos, que contienen una combinación de propiedades de diferentes clases de imanes existentes, podrían usarse para fabricar dispositivos de memoria rápidos y de alta capacidad o nuevos tipos de computadoras magnéticas.

Hasta el siglo XX, se pensaba que existía un solo tipo de imán permanente, un ferroimán, cuyos efectos se pueden ver en objetos con campos magnéticos externos relativamente fuertes, como imanes de nevera o agujas de brújula.

Estos campos son causados por los espines magnéticos de los electrones de los imanes que se alinean en una dirección.

Pero, en la década de 1930, el físico francés Louis Néel descubrió otro tipo de magnetismo, llamado antiferromagnetismo, en el que los espines de los electrones están alternativamente hacia arriba y hacia abajo.

Aunque los antiferroimanes carecen de los campos externos de los ferromagnetos, muestran interesantes propiedades magnéticas internas debido a los espines alternos.

Luego, en 2019, investigadores midieron una corriente eléctrica desconcertante en la estructura cristalina de ciertos antiferromagnetos, llamada efecto Hall anómalo, que no podía explicarse mediante la teoría convencional de los espines alternos.

La corriente se movía sin ningún campo magnético externo.

Al observar un cristal en términos de láminas de espines, parecía que un tercer tipo de magnetismo permanente podría ser el responsable, al que se ha denominado altermagnetismo.

Los altermagnetos se parecerían a los antiferroimanes, pero las láminas de espines tendrían el mismo aspecto cuando se giraran desde cualquier ángulo.

Esto explicaría el efecto Hall, pero nadie había visto la firma electrónica de esta estructura, por lo que los científicos no estaban seguros de si se trataba definitivamente de un nuevo tipo de magnetismo.

Ahora, Juraj Krempasky del Instituto Paul Scherrer en Villigen, Suiza, y sus colegas han confirmado la existencia de un alterimán midiendo la estructura electrónica en un cristal, el telururo de magnesio, que anteriormente se pensaba que era antiferromagnético.

Para ello, midieron cómo rebotaba la luz en el telururo de magnesio para encontrar las energías y velocidades de los electrones dentro del cristal.

Después de mapear estos electrones, se descubrió que coincidían casi exactamente con las predicciones dadas por las simulaciones para un material altermagnético.

Los electrones parecían estar divididos en dos grupos, lo que les permite más movimiento dentro del cristal y es la fuente de las inusuales propiedades altermagnéticas.

“Esto proporcionó evidencia directa de que podemos hablar de alterimanes y que se comportan exactamente como lo predice la teoría”, dice Krempasky.

Esta agrupación de electrones parece provenir de los átomos del telurio, que no es magnético, en la estructura cristalina, que separan las cargas magnéticas del magnesio en sus propios planos y permiten una inusual simetría rotacional.

“Es realmente una buena verificación de que estos materiales existen“, dice Richard Evans de la Universidad de York, Reino Unido.

Además de que los electrones de los alterimanes son más libres para moverse que los de los antiferromagnetos, este nuevo tipo de imán tampoco tiene campos magnéticos externos como en los ferromagnetos, dice Evans, por lo que puedes usarlos para fabricar dispositivos magnéticos que no interfieran.

Esto podría resultar útil para los dispositivos espintrónicos, que utilizan espín magnético en lugar de corriente para realizar sus mediciones y cálculos, afirma Joseph Barker de la Universidad de Leeds, Reino Unido.

La propiedad también podría aumentar el almacenamiento en los discos duros de las computadoras, porque los dispositivos comerciales contienen material ferromagnético tan compacto que los campos magnéticos externos del material comienzan a interferir entre sí.

Los alterimanes podrían empaquetarse más densamente.

Incluso podría llevar a que las computadoras utilicen espín para hacer sus cálculos, combinando memoria y chips de computadora en un solo dispositivo.

“Tal vez esto dé más esperanzas a la idea de que podamos hacer realidad los dispositivos espintrónicos“, dice Barker.

Fuente: New Scientist