Logran leer eléctricamente la información magnética oculta de una nueva clase de materiales, los altermagnetos

Los altermagnetos constituyen una nueva clase de materiales magnéticos. En los imanes convencionales, o ferromagnetos, los momentos magnéticos de los átomos apuntan en la misma dirección. La suma de estos momentos genera una magnetización neta, responsable del campo magnético que asociamos habitualmente con un imán, pero que también se utiliza como información en las memorias magnéticas que utilizamos a diario en dispositivos como discos duros, servidores o tarjetas con bandas magnéticas. En los antiferromagnetos convencionales, en cambio, los momentos magnéticos se orientan en direcciones opuestas y se compensan entre sí, de modo que el material no presenta magnetización neta, aunque mantiene un orden magnético interno. 

Si bien los antiferromagnetos se conocen desde hace aproximadamente un siglo, solo recientemente se ha identificado una nueva clase de materiales con momentos magnéticos compensados: los altermagnetos. Al igual que los antiferromagnetos, los altermagnetos no presentan magnetización neta. “Dicho orden magnético sigue teniendo dos estados posibles, pero resulta indistinguible desde el exterior porque no genera ningún campo magnético: la información permanece oculta en el interior del material. Sin embargo, en estos materiales, el orden magnético interno sí influye en el comportamiento de los electrones. Esta interacción permite traducir la información magnética en una señal eléctrica y abre así una vía para acceder a ella”, señala Fèlix Casanova, Profesor Ikerbasque y líder del grupo de Nanodispositivos de nanoGUNE.

Para demostrarlo, el equipo investigador ha desarrollado un nanodispositivo capaz de extraer la información magnética del altermagneto y transportarla hasta un detector. La experiencia de nanoGUNE en la fabricación de dispositivos a escala nanométrica ha sido clave para este avance, ya que las corrientes de espín —que transportan información asociada a la orientación del espín de los electrones— solo conservan dicha información durante distancias muy cortas. “En el dispositivo desarrollado, el altermagneto y el detector están separados por apenas 300 nanómetros, aproximadamente una centésima parte del grosor de un cabello humano. Al hacer circular una corriente eléctrica por el altermagneto, su orden magnético interno influye en el comportamiento de los electrones y genera una corriente de espín que se propaga a través de un canal metálico hasta alcanzar el detector, donde produce una señal eléctrica”, explica Jone Mencos, investigadora del grupo Nanodispositivos de nanoGUNE y primera autora del trabajo. Posteriormente, “el equipo invierte el orden magnético del material mediante campos magnéticos intensos, disponibles en nuestro laboratorio, y observa que la señal detectada también cambia de sentido. Esta correspondencia confirma que la señal eléctrica está vinculada a la información magnética interna del altermagneto y permite descartar que se deba a otros efectos presentes en el dispositivo”, añade la investigadora de nanoGUNE.

Según el personal investigador, los altermagnetos podrían abrir la puerta a memorias magnéticas más rápidas, robustas y densas. Al no presentar magnetización neta, estos materiales pueden invertir su orden magnético más rápidamente, son menos sensibles a los campos magnéticos externos que pueden borrar las memorias magnéticas convencionales y generan menos interferencias entre dispositivos, lo que permitiría almacenar más información en menos espacio. “El siguiente reto será conseguir invertir su orden magnético mediante impulsos eléctricos de bajo consumo y hacer funcionar estos dispositivos a temperatura ambiente”, indica Fèlix Casanova.