Investigadores de la Universidad de Viena han diseñado una nueva red nano magnética 3D donde aumenta la frustración magnética entre las unidades magnéticas y los monopolos magnéticos están expuestos a la temperatura ambiente. Crédito: © Universidad Sabri Coralt de Viena

La nano red tridimensional (3D) promete una nueva era en la física moderna del estado sólido, con numerosas aplicaciones en fotónica, biomedicina y spindronics. La percepción de nanoestructuras magnéticas 3D puede permitir dispositivos de almacenamiento de datos de alta velocidad y baja energía. Los contactos magnéticos que compiten en estos sistemas pueden generar cargas magnéticas o monopolos magnéticos que pueden usarse como portadores de información móvil y binaria. Investigadores de la Universidad de Viena han diseñado ahora el primer vórtice artificial de hielo en 3D con cargas magnéticas indefinidas. Resultados publicados en la revista Materiales computacionales npj En la nueva red, los monopolos magnéticos presentan la primera demostración teórica de que son estables a temperatura ambiente y pueden ser desviados según lo requieran los campos magnéticos externos.

Los monopolos magnéticos se encuentran en una clase de objetos magnéticos llamados hielo de espín. Sin embargo, las escalas atómicas y las bajas temperaturas para su estabilidad restringen su control. Esto llevó al desarrollo de hielo de vórtice artificial 2D, donde los momentos atómicos individuales son reemplazados por nanoformas magnéticas formadas en diferentes redes. La ampliación permitió leer monopolos magnéticos que surgen en sitios más accesibles. Cambiar la orientación magnética de nano islas específicas deja un pico más allá, dejando un rastro y extendiendo monolitos. Este sendero, las cuerdas directas, ahorra energía, une monopolios y controla su movimiento.

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Investigadores alrededor de Sabri Coralton y Florian Slanov, y Titus Suez de la Universidad de Viena, han diseñado el primer hielo en espiral artificial 3D para combinar los beneficios del hielo artificial nuclear y 2D.

Los beneficios de la nueva celosía se están explorando mediante simulaciones micromagnéticas en colaboración con el equipo de Nanomagnetics and Magnonics de la Universidad de Viena y el departamento teórico del Laboratorio de Los Alamos en Estados Unidos. Aquí, las nano islas planas 2D se reemplazan por elipses de rotación magnética, y se utiliza un torno tridimensional altamente simétrico. Sabari Koral, uno de los primeros autores del estudio, señala que “debido a la degradación del suelo, la tensión de las cuerdas dyro desaparece sin atar los monopolios magnéticos”. Los investigadores llevaron este estudio al siguiente nivel, donde un monopolo magnético en sus simulaciones se propagó por celosía utilizando campos magnéticos externos, demostrando su uso como portadores de información en una nano red magnética 3D.

Usamos la tercera dimensión y alta simetría en la nueva red para unir los monopolos magnéticos y moverlos en la dirección deseada como electrones reales. Otro primer autor, Florian Slanov, concluye: “La estabilidad térmica de los monopolios a temperatura ambiente y superiores formará la base de la nueva generación de tecnologías de almacenamiento 3D”.

Nota: “Cuerdas directas sin tensión y cargas magnéticas fijas en nieve en espiral artificial 3D” por Sabri Coralton, Florian Slanov, Florian Bruckner, Cristiano Nisoli, Andrei V. Sumak, Alexander c. Toprovolsky, Glass Abert y Titus Suez, 5 de agosto de 2021, Materiales computacionales npj.
DOI: 10.1038 / s41524-021-00593-7