Investigadores del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid están estudiando los fenómenos dinámicos en sistemas físicos que conllevan la polaridad y quiralidad de los vórtices magnéticos para proporcionar a estos sistemas una mayor rapidez y capacidad de almacenamiento de información.
Un vórtice es una estructura en rotación espiral en torno a su centro. A gran escala se puede pensar en un tornado, donde el aire rota en torno a su centro (núcleo del tornado). El desarrollo de técnicas de nanolitografía en la última década ha permitido la elaboración de un nuevo sistema a escala infinitesimal (nanometros) para el almacenaje de información: los vórtices magnéticos.
En estos nanocilindros magnéticos la dirección de la imanación gira en torno al eje del cilindro en su plano estando justo en éste punto fuera del plano. El control de la dirección de la imanación en el núcleo (polaridad P=1 si la imanación del núcleo apunta hacia fuera ó P=0 si apunta hacia dentro) y la dirección de rotación de la espiral magnética en torno al núcleo (conocido como quiralidad Q=+1 si gira en la dirección de las manecillas del reloj ó Q=-1 si gira en dirección opuesta) permite cuatro posibles estados que pueden ser identificados como cuatro “bits” magnéticos: [P=1,Q=-1; P=1,Q=1; P=0,Q=-1; y P=0,Q=1” (ver figura). Esto junto con las escalas temporales (10-12 segundos) a las que se produce la inversión de la polaridad, hace que estos vórtices magnéticos sean uno de los futuros dispositivos de almacenamiento de información, mucho más rápidos y pequeños.
Sin embargo, la inversión de la polaridad y el control de la quiralidad lleva consigo fenómenos físicos complejos de carácter fundamental que deben de ser estudiados en profundidad. Estos fenómenos se conocen como ondas de espín (excitaciones fundamentales de la imanación fuera del núcleo del vórtice).
Científicos españoles del grupo MAGNETRANS la Universidad Autónoma de Madrid (Ahmad Awad y Juan Francisco Sierra, bajo la dirección del Profesor Farkhad Aliev), junto a una estrecha colaboración con científicos de distintas instituciones nacionales (Profesor Guslienko, Universidad del Pais Vasco) e internacionales (Profesor Kim, Universidad de Seoul, Korea y Profesor Metlushko, Universidad de Illinois, Chicago, EEUU) han realizado el primer estudio detallado de estas excitaciones desplazando el vórtice de su centro con la acción de un campo magnético externo.
La observación de estas excitaciones se llevaron a cabo radiando el sistema con ondas electromagnéticas perpendiculares al campo magnético externo y paralelas al mismo. Esta última configuración, no empleada anteriormente en la comunidad científica, ha permitido detectar por primera vez excitaciones cerca de núcleo de vórtice desplazado del centro del nanocilindro hacia uno de sus bordes.
Estas investigaciones de carácter fundamental, publicadas en PHYSICAL REVIEW B, muestran la posibilidad de usar estas nuevas excitaciones localizadas para optimizar los mecanismos de inversión del núcleo, mostrando nuevas alternativas para el desarrollo y la implementación de estos sistemas en la industria de almacenamiento de información.
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