Desarrollan una nueva tecnología de almacenamiento magnético en cristal

El almacenamiento magnético está evolucionando con la llegada de nuevas tecnologías y nuevos materiales capaces de albergar cargas magnéticas de forma duradera. Además de los típicos soportes basados en emulsiones o capas sólidas de compuestos magnéticos, los científicos están trabajando en soportes cristalinos en los que se pueden almacenar bits magnéticos.

Un ejemplo son los materiales de cristal antiferromagnético, en los que se han diseñado estructuras superficiales compartimentadas capaces de albergar magnetismo en dos polaridades. Pero hasta ahora esta tecnología planteaba problemas por la dificultad de crear barreras efectivas entre las celdas, capaces de bloquear de forma efectiva y permanente las interferencias magnéticas que se producen entre las celdas.

Ahora un equipo de investigadores de la Universidad de Basilea, en Suiza, ha publicado un artículo en el que definen una tecnología de almacenamiento en un soporte de cristal antiferromagnético. A diferencia de las propuestas anteriores, el nuevo diseño que proponen no solo ofrece una alta densidad de datos, sino una gran confiabilidad, ya que han logrado un diseño en el que las barreras se mantienen estables.

Como explican en el artículo que han publicado en Nature Physics, para lograrlo han contado con la colaboración de los científicos de la Universidad Nacional Taras Sevchenko de Kiev (Ucrania) y del Centro Helmholtz de Dresde (Alemania). Estos expertos han aplicado su tecnología de sensores cuánticos para ampliar la comprensión de los mecanismos que hacían fallar las barreras magnéticas en las estructuras superficiales de los cristales antiferromagnéticos.

Concretamente, en el monocristal de Óxido de Cromo 3 (Cr2O3) empleado por los investigadores de Basilea, que habían logrado fabricar una estructura con muy pocos defectos en su composición y en su superficie. En palabras de explica Natascha Hedrich, autora principal de este estudio, “podemos alterar el monocristal de tal manera que creemos dos áreas (o dominios) en las que el orden antiferromagnético tiene diferentes orientaciones”.

Estos dominios están separados por lo que denominan muros o paredes de dominios, que son las barrras que hasta ahora se han mostrado inestables e impredecibles en su capacidad para aislar ambos dominios. Pero ahora, como comenta Patrik Maletinsky, de la Universidad de Basilea, “gracias a la alta sensibilidad y la excelente resolución de nuestros sensores cuánticos, pudimos demostrar experimentalmente que la pared del dominio exhibe un comportamiento similar al de una pompa de jabón”.

Con ello se refiere a que las paredes son elásticas y tienden a minimizar su energía superficial, reflejando las propiedades del material antiferromagnético que compone el cristal. Esto les ha llevado a descubrir que la arquitectura de la superficie determina la trayectoria del muro, algo que se puede manipular para construir una arquitectura de almacenamiento estable y confiable. Esta se basa en elevaciones cuadradas que alteran la trayectoria de la pared de dominio de forma controlada, pudiendo orientarse en dos sentidos para almacenar datos binarios.

Así, la posición relativa de los muros de dominio con respecto a estos cuadrados elevados determinaría si el bit es 1 o 0, una posición que se puede modificar mediante un láser que calentaría la superficie del cristal, haciendo que el sistema sea reutilizable (regrabable). Como explica Maletinsky, “a continuación, planeamos ver si las paredes del dominio también se pueden mover por medio de campos eléctricos. Esto haría que los antiferromagnetos fueran adecuados como medio de almacenamiento, proporcionando más velocidad y menos consumo energético que los sistemas ferromagnéticos convencionales”.

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