El hallazgo de un nuevo e inesperado
efecto magnético ha tomado por sorpresa a sus descubridores, y podría abrir una
nueva vía hacia el desarrollo de dispositivos electrónicos avanzados e incluso
hacia una arquitectura de computación cuántica robusta.
El hallazgo atañe a una familia de
materiales llamados aislantes topológicos que han atraído mucho interés en años
recientes. Las novedosas propiedades electrónicas de estos materiales podrían
llevar algún día a nuevas generaciones de dispositivos electrónicos, o
espintrónicos, o de computación cuántica. La espintrónica difiere de la
electrónica en que, mientras que los circuitos electrónicos hacen circular a
los electrones gracias a su carga, los circuitos espintrónicos funcionarían
basándose en el espín, otra propiedad de los electrones. Gracias a ello,
operaciones típicas de la circuitería clásica, como la conmutación (el
mecanismo que produce los ceros y los unos del código binario) podrían ser
realizadas más deprisa y usando menos energía.
Los aislantes topológicos se
comportan como aislantes ordinarios en su interior, bloqueando el flujo de los
electrones, pero su superficie exterior es un conductor casi perfecto,
permitiendo que los electrones se muevan libremente por ella. El confinamiento
de electrones en esta superficie tan delgada los hace comportarse de formas
únicas.
Sin embargo, aprovechar el potencial
de estos materiales exige superar primero una serie de obstáculos, uno de los
cuales es encontrar una forma de combinar un aislante topológico con un
material que tenga propiedades magnéticas controlables. Ahora, gracias al
citado hallazgo de un nuevo e inesperado efecto magnético, unos investigadores
han hallado una forma de superar ese obstáculo.
El equipo internacional de Jagadeesh
Moodera, Ferhat Katmis y Pablo Jarillo-Herrero, del Instituto Tecnológico de
Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, pudo unir entre sí varias
capas moleculares de un material aislante topológico llamado seleniuro de
bismuto con una capa ultrafina de un material magnético, el sulfuro de europio.
El material bicapa resultante retiene todas las propiedades electrónicas
exóticas de un aislante topológico y las capacidades de magnetización completas
del sulfuro de europio.
Las flechas indican la dirección del
espín en el aislante ferromagnético (sulfuro de europio, mostrado en rojo) y en
el aislante topológico (seleniuro de bismuto, en azul), en la interfase entre
los dos materiales. (Imagen: Ferhat Katmis)
Pero la gran sorpresa ha sido la
estabilidad de ese efecto. Se sabía que en el sulfuro de europio puro la
capacidad de mantener un estado magnético se conserva solo a temperaturas
extremadamente bajas, apenas 17 grados por encima del cero absoluto (17 K). Sin
embargo, el material combinado mantiene esas características en una franja de
temperaturas mucho más amplia, que alcanza incluso a la temperatura ambiente
normal. Este rasgo puede resultar decisivo a la hora de escoger el diseño para
nuevos dispositivos de utilidad práctica y uso amplio, así como para iniciar
investigaciones en lo que se perfila como un área nueva de fenómenos físicos
básicos.
El efecto magnético a temperatura
ambiente visto en la reciente investigación, fue, en palabras de Moodera, algo
que nadie del equipo esperaba ni remotamente.
El hallazgo podría constituir un paso
adelante en el camino hacia el aprovechamiento práctico de nuevos tipos de
interacciones magnéticas en las interfases (zonas de unión) entre materiales,
con una estabilidad que podría desembocar en dispositivos de memoria magnética
capaces de almacenar información al nivel de moléculas individuales.
El efecto, que los
investigadores denominan magnetismo inducido por proximidad, podría asimismo
dar pie a una nueva gama de aparatos espintrónicos. E incluso proporcionar el
primer modo práctico de producir una clase de partículas llamadas fermiones de
Majorana, pronosticados por los físicos pero que no se han observado aún de
forma convincente. Eso a su vez podría ayudar al desarrollo de computadoras
cuánticas de una manera más eficaz.
No hay comentarios:
Publicar un comentario