Desarrollan una estructura magnética unipolar que revolucionará la informática

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3D Ice-Spin - Un Cardiff - Memoria

Científicos británicos y estadounidenses han realizado un avance disruptivo en la investigación de dispositivos magnéticos para diversos campos de la informática, como el almacenamiento. Creando una réplica en 3D de una estructura denominada Ice-Spin, han logrado estudiar en gran profundidad la relación entre electricidad y magnetismo a una escala mucho menor, lo que habilita la creación de una nueva generación de dispositivos magnéticos para diversos campos de la informática.

El magnetismo es uno de los principios fundamentales de dispositivos informáticos como los soportes de almacenamiento de alta capacidad, tanto cinta magnética como discos duros HDD. En la última década el almacenamiento de estado sólido s ha ido estableciendo como la evolución natural para los dispositivos de almacenamiento, por su rendimiento, su durabilidad y su factor de forma reducido y más ligero, pero todavía hay muchas aplicaciones para los componentes informáticos basados en el magnetismo.

No en vano, muchos fabricantes e investigadores siguen trabajando en la evolución de dispositivos de almacenamiento magnético, y ahora se ha presentado un descubrimiento que tiene un gran potencial disruptivo en este campo. Se trata de un trabajo realizado por investigadores de la Universidad de Cardiff (Reino Unido) y del Laboratorio Nacional de Los Alamos (EEUU), que han logrado crear una réplica en tres dimensiones de una estructura denominada Ice-Spin, que tiene unas propiedades magnéticas con enorme potencial para cambiar las reglas de juego en la informática basada en el magnetismo.

Gracias a la creación de esta réplica han sido capaces de estudiar la simetría entre la electricidad y el magnetismo a un nivel mucho más profundo, descubriendo nuevos caminos que permitirán diseñar dispositivos magnéticos con capacidades muy superiores a las actuales. Como explican en el artículo que han publicado en la revista Nature Communications, la principal característica de estas estructuras Ice-Spin es que se comportan como si solo tuvieran un solo polo magnético, algo impensable en los dispositivos magnéticos convencionales.

Puntualizan que estos imanes unipolares, o monopolos magnéticos, no existen en la naturaleza, ya que cualquier material magnético convencional, si se corta para tratar de obtener un solo polo, cambia sus propiedades de forma natural para generar dos polos opuestos. Tras muchas décadas de búsqueda para lograr un dispositivo magnético con un comportamiento unipolar, estos científicos han logrado hacerlo, contra las leyes de la naturaleza.

Anteriormente, otros físicos habían logrado producir versiones artificiales de un dispositivo monopolar a través de materiales de “hielo de espín”, pero solo en dos dimensiones. Ahora, con este avance, los investigadores de la Universidad de Cardiff han logrado crear una estructura con propiedades similares, pero en 3D. Esto ha sido posible gracias a una técnica de impresión en 3D que ha permitido adaptar al mundo real la geometría Ice-Spin, lo que permite controlar la forma en que los monopolos magnéticos se forman y se mueven en un sistema real.

El Dr. Sam Ladak, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff, explica que “durante más de 10 años, los científicos han estado creando y estudiando el concepto de Ice-Spin artificial en dos dimensiones. Al extender estos sistemas a tres dimensiones, obtenemos una representación mucho más precisa de la física de los monopolos de Ice-Spin y podemos estudiar su impacto en las superficies. Esta es la primera vez que alguien ha podido crear una réplica exacta en 3D de un Ice-Spin, por diseño, a nanoescala”.

Esto, que parece tan abstracto, permitirá manipular imanes monopolares tridimensionales, lo que tiene numerosas aplicaciones potenciales, desde al almacenamiento a las redes informáticas en 3D que tratan de imitar el funcionamiento del cerebro humano. Para demostrar su descubrimiento han empleado técnicas de nanofabricación en tres dimensiones, apilando nanocables en cuatro capas empleando una estructura de celosía, con un grosor inferior a un cabello humano. Después, han empleado un sistema de microscopía de fuerza magnética para visualizar las cargas magnéticas presentes en el dispositivo, pudiendo rastrear el movimiento de los imanes unipolares a través de la estructura tridimensional.

En su artículo, Ladak dice que “nuestro trabajo es importante porque muestra que las tecnologías de impresión 3D a nanoescala se pueden utilizar para imitar materiales que normalmente se sintetizan mediante la química”. Añade que “en última instancia, este trabajo podría proporcionar un medio para producir nuevos metamateriales magnéticos, donde las propiedades del material se ajustan al controlar la geometría 3D de una celosía artificial. Los dispositivos de almacenamiento magnético, como un disco duro o dispositivos de memoria de acceso aleatorio magnético, es otra área que podría verse enormemente afectada por este avance”. 

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