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Investigadores apuestan por dispositivos basados en cargas magnéticas en lugar de eléctricas, tras un estudio

Investigadores de la Universidad Aalto y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley han demostrado que la formación de polaron también se produce en un sistema de cargas magnéticas, y no sólo en un sistema de cargas eléctricas.
Así, si se consigue controlar las propiedades de transporte de dichas cargas, se podría permitir nuevos dispositivos basados en cargas magnéticas en lugar de eléctricas, por ejemplo, las memorias de un ordenador.
Los polarones son un ejemplo de los fenómenos emergentes que se producen en la física de la materia condensada. Por ejemplo, un electrón que se mueve a través de una red cristalina desplaza los iones que la rodean, y crean un polaron, que tiene una energía y la masa que se diferencia de la de un electrón desnudo. Los polarones tienen un profundo efecto en el transporte electrónico en materiales.
Así, los sistemas de giro de hielo artificial son los metamateriales que consisten en la litografía de nanomagnetos, estampadas en una geometría bidimensional ordenada. Los bloques de construcción magnéticos individuales de una celosía de hielo de espín interactúan entre sí a través de campos magnéticos dipolares.
"El diseño de la geometría de la red bidimensional correcta hizo posible crear y observar la decadencia de polarones magnéticos, en tiempo real", ha afirmado el investigador postdoctoral Alan Farhan del Lawrence Berkeley National Laboratory (EE.UU.).
"Introdujimos la red dados dipolar, ya que ofrece un alto grado de frustración, lo que significa que las interacciones magnéticas que compiten no pueden satisfacerse simultáneamente. Al igual que todos los sistemas en la naturaleza, la celosía de dados dipolar apunta a relajarse y asentarse en un estado de baja energía. Como resultado, cada vez que las excitaciones de carga magnética surgen con el tiempo, tienden a hacerse las pruebas de cargas magnéticas opuestas desde el medio ambiente", ha explica el Dr. Farhan.
Los investigadores de Berkeley utilizaron microscopía electrónica de fotoemisión, o PEEM, para hacer las observaciones. Esta técnica da como imágenes de la dirección de magnetización en nanomagnetos individuales.
"Los experimentos también demuestran que las excitaciones magnéticas se pueden diseñar a voluntad mediante una elección inteligente de la geometría del enrejado y el tamaño y la forma de los nanoimanes individuales. Por lo tanto, el giro de hielo artificial es un excelente ejemplo de un material de diseño. En lugar de aceptar lo que ofrece la naturaleza, ahora es posible montar nuevos materiales a partir de bloques de construcción conocidos con funcionalidades diseñadas a propósito", ha señalado el profesor Sebastiaan van Dijken de la Universidad Aalto.
"Este concepto, que va mucho más allá de los metamateriales magnéticos, es algo muy reciente y dará forma dramática a la investigación de materiales en la próxima década", ha añadido el profesor van Dijken.