Un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad de Lancaster ha descubierto un mecanismo muy eficaz para agitar imanes utilizando pulsos de luz muy cortos, de menos de una billonésima de segundo.
Una configuración experimental que muestra espejos para guiar y enfocar pulsos de luz ultracortos en el imán. Crédito de la imagen: Universidad de Lancaster.
Su investigación se publica en la prestigiosa revista. Cartas de revisión de física.
El descubrimiento de nuevas propiedades y fenómenos fundamentales en materiales magnéticos es esencial para el desarrollo de dispositivos más rápidos y energéticamente eficientes.
Utilizando un pulso electromagnético muy corto para sacudir la magnetización, los investigadores estudiaron su efecto sobre el ángulo de dirección de la magnetización en dos materiales magnéticos similares con diferentes orbitales electrónicos. Después de agitar el imán y analizar posteriormente su estado magnético, descubrieron que la interacción entre el movimiento orbital y el giro permite una desviación del giro 10 veces mayor por parte del pulso de luz que sin tales interacciones.
El autor principal, el Dr. Rostislav Mikhaylovskiy, dijo: «Creemos que este apasionante descubrimiento estimulará más estudios sobre los mecanismos que rigen el control eficiente y rápido de la magnetización para futuras tecnologías cuánticas».
Los materiales magnéticos siguen siendo una parte importante de nuestra vida cotidiana, desde recuerdos magnéticos de refrigeradores hasta brújulas y magnetómetros en nuestros teléfonos celulares y computadoras personales. Los grandes centros de datos dependen de materiales magnéticos como medios de almacenamiento de datos, en los que bits de información (es decir, «0» o «1») están codificados según la dirección de magnetización (es decir, «arriba» o «abajo»).
El término «imán» describe materiales que pueden atraer o repeler otros objetos magnéticos sin tocarlos directamente. En los términos más simples, el surgimiento del magnetismo puede describirse mediante un modelo en el que los electrones orbitan alrededor del núcleo atómico, de forma análoga a los planetas que orbitan alrededor del Sol. A medida que los planetas giran sus ejes de rotación, los electrones exhiben un giro similar. Debido al giro, un electrón se comporta como un imán elemental, llamado “espín”. La simetría del movimiento orbital de los electrones determina la dirección de sus espines, que pueden considerarse como una pequeña «aguja de una brújula» que apunta al «Norte» o al «Sur» dependiendo de la polaridad del espín.
En los materiales, los electrones de un átomo en órbita interactúan entre sí y con los electrones de los átomos vecinos. Estas interacciones determinan la dirección de la magnetización y el grado de sensibilidad al estímulo externo. Para desviar la magnetización de su dirección de estado estacionario, se puede modificar directamente el orbital del electrón o el estado de espín. Con una dirección lo suficientemente fuerte, se puede invertir la dirección de magnetización.
Fuente: Universidad de Lancaster
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