Un equip internacional d’Investigació, amb participació de l’Institut de Ciència Molecular de la Universitat de València (ICMol), ha descobert com controlar mitjançant llum les ones d’espín en un material aïllant format per capes magnètiques. Es tracta d’un avanç cap a una nova generació de dispositius que emmagatzemaran i transportaran informació de manera altament eficient i amb molt baix consum. El treball apareix publicat a Science Advances.
L’‘ona d’espín’ i l’‘espintrònica’ –neologisme a partir d’espín i electrònica– són conceptes que adquireixen protagonisme en el llenguatge de la computació i de l’emmagatzematge d’informació gràcies a l’impacte de la nanociència en aquest camp.
Si en llançar una pedra en un estany es genera una ona que es propaga sobre la superfície de l’aigua, una cosa semblant passa quan l’acció d’un imant o un pols de llum, per exemple, es propaga sobre un material magnètic –format per petits imants (espins) connectats entre si– i produeix el que es coneix com ‘ona d’espín’. Aquest procés permet transmetre informació sense necessitat de transportar càrregues elèctriques, minimitzant així les pèrdues energètiques que, en forma de calor, es produeixen inevitablement en els dispositius electrònics convencionals. Per tant, utilitzar un mitjà magnètic aïllant en lloc d’un mitjà conductor de l’electricitat pot obrir la possibilitat de fabricar dispositius de molt baix consum energètic que no requereixen ni corrents elèctrics ni elèctrodes per emmagatzemar i transportar la informació.
L’equip internacional d’investigació format per científics de Països Baixos, Espanya i Ucraïna ha aconseguit modular les ones d’espín amb polsos de llum ultracurts –un trilió de vegades inferior a un segon– en un material magnètic format per capes de níquel, fòsfor i sofre (NiPS3). “Seleccionant a voluntat la longitud d’ona adequada, és possible activar i desactivar la propagació d’aquestes ones d’espín bidimensionals”, assenyala Eugenio Coronado, membre de l’equip espanyol al costat de Samuel Mañas, els dos investigadors en l’ICMol de la Universitat de València. “Atès que aquesta propagació ocorre en la superfície del material, l’elecció d’un material laminar ofereix una ruta molt prometedora per transmetre informació en dispositius ultrafins, ja que el seu gruix es pot reduir al d’una monocapa de gruix atòmic de la mateixa manera que ocorre en el grafè”, afegeix.
Els resultats d’aquest treball constitueixen el primer pas cap a la fabricació de dispositius híbrids formats per molècules fotoactives ancorades sobre materials magnètics, en els quals l’estimulació òptica de la molècula amb llum visible es pot transformar en un senyal magnètica que es propaga a distàncies de centenars de nanòmetres. Aquesta nova tecnologia és la base del projecte europeu SINFONIA (Selectively activated information technology by hybrid organic Interfaces) que el grup de València, liderat per Coronado, acaba d’iniciar en el marc de la convocatòria FET-OPEN del programa H2020. Plantejat en el camp de les TIC, SINFONIA proposa l’emmagatzematge i transport d’informació en interfícies híbrides formades per molècules fotoactives i materials antiferromagnètics.
Les ajudes FET-OPEN (Pathfinder, al nou programa Horitzó Europa) estan orientades a enfortir grans projectes d’investigació científica i tècnica d’excel·lència lligats a tecnologies rupturistes i realitzats mitjançant col·laboració.
Referència
‘Controlling the anisotropy of a van der Waals antiferromagnet with light’. Dmytro Afanasiev, Jorrit R. Hortensius, Mattias Matthiesen, Samuel Mañas-Valero, Makars Šiškins, Martin Lee, Edouard Lesne, Herre S. J. van der Zant, Peter G. Steeneken, Boris A. Ivanov, Eugenio Coronado and Andrea D. Caviglia.