Un grupo colaborativo de investigadores de la Universidad de Tohoku (Japón) ha desarrollado potencialmente un medio para controlar las ondas de espín mediante la creación de un patrón hexagonal de discos de cobre en un aislante magnético. Se espera que este avance conduzca a una mayor eficiencia y miniaturización de los dispositivos de comunicación en campos como la inteligencia artificial (IA) y la tecnología de automatización.
En un material magnético, los espines de los electrones están alineados y cuando estos espines experimentan un movimiento coordinado, se genera una especie de onda en el orden magnético, denominada ondas de espín. Las ondas de giro generan poco calor y ofrecen numerosas ventajas para los dispositivos de próxima generación.
La implementación de ondas de espín en circuitos semiconductores, que convencionalmente dependen de corrientes eléctricas, podría reducir el consumo de energía y promover una alta integración. Dado que las ondas de espín son ondas, tienden a propagarse en direcciones aleatorias a menos que estén controladas por estructuras y otros medios. Por ello, en todo el mundo se están desarrollando de forma competitiva elementos capaces de generar, propagar, superponer y medir ondas de espín.
Película de granate magnético
Los investigadores de la Universidad de Tohoku han aprovechado la naturaleza ondulatoria de las ondas de espín para controlar con éxito su propagación directa. Para ello, desarrollaron primero un material aislante magnético, llamado película de granate magnético, que tiene bajas pérdidas de onda de giro.
Encima de la película de granate magnético, los investigadores fueron poniendo periódicamente pequeños discos de cobre con un diámetro inferior a 1 mm. Al disponer discos de cobre en un patrón hexagonal que recuerda a los copos de nieve, el equipo de investigación pudo reflejar eficazmente las ondas de espín.
Además, al girar el cristal magnónico y cambiar el ángulo de incidencia de las ondas de espín, los investigadores revelaron que la frecuencia a la que se produce la banda prohibida magnónica permanece prácticamente sin cambios en el rango de 10 a 30 grados. Esto sugiere que existe un potencial del cristal magnónico bidimensional para controlar libremente la dirección de propagación de las ondas de espín.
De cara al futuro, el equipo espera demostrar el control de la dirección de las ondas de espín utilizando cristales magnónicos bidimensionales y desarrollar componentes funcionales que utilicen esta tecnología.