Gran avance en la investigación de nuevos materiales para la fabricación de memoria

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Silicon Chips

Un equipo internacional de físicos ha logrado desvelar las claves para la utilización de materiales antiferromagnéticos en la fabricación de dispositivos de memoria de vanguardia. Esto abre las puertas al desarrollo de nuevas memorias basadas en la espintrónica que ayudarán a la evolución de los computadores, los dispositivos conectados, y la infraestructura digital.

La investigación sobre las propiedades de los materiales antiferromagnéticos ha dado un vuelco gracias al descubrimiento realizado por un nutrido grupo de físicos de la Universidad de Tokio (Japón), la Universidad de Columbia Británica (Canadá), la Universidad de Cornell (Nueva York), la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón (JST), la Universidad de Chuo (Tokio), la Universidad John Hopkins (EEUU), la Universidad de Birmingham (Reino Unido) y el Instituto Max Planck de Física y Química de Sólidos (Alemania).

En el artículo que han publicado en la revista Nature Physics explican que han logrado emplear el piezomagnetismo para controlar el efecto Hall anómalo que se genera al utilizar materiales antiferromagnéticos en dispositivos de almacenamiento. Este tipo de materiales tienen un efecto magnético interno provocado por el giro de los electrones, pero apenas muestran un campo magnético externo. Estos tienen un gran potencial para la fabricación de dispositivos de almacenamiento de datos, ya que permiten contener el magnetismo en su interior sin los problemas derivados de un campo magnético externo.

Estas propiedades superan a las de los ferroimanes que se empelan en la memoria convencional, donde los bits generan campos magnéticos de largo alcance que pueden interactuar entre sí y desvirtuar los datos almacenados. Para leer un bit antiferromagnético se emplea el denominado efecto Hall, un voltaje que aparece de forma perpendicular a la dirección de la corriente aplicada, y es posible cambiar el voltaje de Hall para invertir la dirección de giro, registrando “unos” o “ceros”.

Esto ya se había logrado hace décadas con materiales ferromagnéticos, pero hasta ahora no se comprendía bien su funcionamiento al aplicar el efecto Hall en los materiales antiferromagnéticos. Según explican los investigadores, se producían anomalías en el proceso que impedían el uso de estos materiales para fabricar dispositivos de almacenamiento efectivos.

Pero el trabajo de estos físicos logra explicar el funcionamiento del efecto Hall en un material antiferromagnético compuesto por Mn3Sn, que muestra un efecto Hall espontáneo particularmente fuerte. Se han centrado en este compuesto porque no se trata de un antiferromagnético perfecto, pero su campo magnético externo es menor que el de otros similares, y querían averiguar si este era responsable precisamente del efecto Hall.

Como explica Clifford Hicks, de la Universidad de Birmingham, dice que “estos experimentos prueban que el efecto Hall es causado por las interacciones cuánticas entre los electrones de conducción y sus espines. Los hallazgos son importantes para comprender y mejorar la tecnología de memoria magnética”. Y afirma que este hallazgo permitirá seguir avanzando en la investigación de memorias espintrónicas basadas en materiales antiferromagnéticos, que lograrán propiedades superiores a las actuales tecnologías de memoria de almacenamiento.

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