Altermagnetismo: Una nueva clase de magnetismo que revolucionará los dispositivos digitales

Investigadores de la Universidad de Nottingham han logrado un hito histórico al capturar por primera vez imágenes del altermagnetismo, una nueva clase de magnetismo con propiedades únicas que podría transformar la tecnología digital.

La combinación de imágenes XMLD-PEEM y XMCD-PEEM permite determinar de manera clara la helicidad de las texturas en espiral del vector de orden altermagnético, indicadas por los seis colores y el gráfico vectorial superpuesto. Crédito: O.J. Amin et al., Nature, 2024.

Este descubrimiento, publicado en Nature, revela la posibilidad de visualizar y controlar estados altermagnéticos en un material clave: el teluro de manganeso (MnTe), abriendo nuevas oportunidades en dispositivos de memoria y computación avanzada.

Una revolución en los materiales magnéticos

A diferencia de los ferromagnetos, los materiales altermagnéticos como el teluro de manganeso no presentan magnetización neta, lo que los hace altamente eficientes en términos energéticos. Sin embargo, conservan efectos de corriente de espín fuertes similares a los de los ferromagnetos, una propiedad crucial para el desarrollo de sistemas de memoria de alto rendimiento. Además, su falta de magnetización neta los hace compatibles con superconductores y otras fases sensibles, posicionándolos como candidatos ideales para tecnologías cuánticas y neuromórficas de vanguardia.

«El altermagnetismo combina lo mejor de los ferromagnetos y antiferromagnetos, ofreciendo propiedades únicas que podrían revolucionar no solo la microelectrónica, sino también áreas emergentes como la computación cuántica y neuromórfica», explicó el profesor Peter Wadley del Departamento de Física y Astronomía, coautor del estudio.

El teluro de manganeso: Un material prometedor

El MnTe es un compuesto cristalino que ha demostrado ser un modelo ideal para explorar las propiedades altermagnéticas. Utilizando técnicas avanzadas de dicroísmo magnético circular (XMCD) y lineal (XMLD), los científicos lograron mapear texturas magnéticas intrincadas en este material, incluyendo vórtices a escala nanométrica y paredes de dominio.

Fotografía del montaje de enfriamiento de campo visto a través de la ventana de la cámara PEEM. El imán permanente se mantiene cerca de la muestra durante el ciclo de temperatura. Crédito: O.J. Amin et al., Nature, 2024.

Estas estructuras se pueden manipular mediante ciclos térmicos y campos magnéticos, lo que representa un avance clave para la creación de dispositivos funcionales. La fabricación de películas delgadas de MnTe mediante epitaxia de haces moleculares permitió controlar configuraciones específicas de espín, como estados de dominio único y pares vórtice-antivórtice, demostrando así su versatilidad y potencial para aplicaciones tecnológicas.

Implicaciones prácticas y futuro

El altermagnetismo promete revolucionar los dispositivos de memoria y la computación al ofrecer componentes más pequeños, rápidos y eficientes energéticamente que los basados en ferromagnetos tradicionales. Su compatibilidad con fases superconductoras también abre nuevas oportunidades en la computación cuántica. Además, su escalabilidad y robustez en entornos extremos lo hacen ideal para aplicaciones que requieren durabilidad y precisión, como la computación neuromórfica, que busca emular la funcionalidad del cerebro humano.

Esta imagen del estudio describe cómo los patrones aplicados en los hexágonos (de un tamaño específico) afectan la formación de los dominios magnéticos dentro de esos hexágonos, con una alineación especial respecto a los ejes magnéticos. Crédito: O.J. Amin et al., Nature, 2024.

«Hemos creado un puente entre los conceptos teóricos y su realización práctica. Este descubrimiento no solo ilumina un camino hacia aplicaciones funcionales, sino que también establece una nueva frontera en la investigación de materiales avanzados», concluyó el doctor Oliver Amin, autor principal del estudio.

Más allá de sus aplicaciones inmediatas, el altermagnetismo abre un emocionante campo de estudio que incluye interacciones con fases topológicas, fenómenos de espín no convencionales y materiales electrónicos avanzados. El uso del teluro de manganeso como material experimental ha sido clave para estos avances, proporcionando un modelo para futuros desarrollos tecnológicos.

Con este descubrimiento, la ciencia magnética no solo ha dado un paso adelante, sino que ha establecido una base sólida para la próxima generación de tecnología digital.

Fuente: Nottingham. Edición: MP.