Subidos a la ola magnética hacia nuevos dispositivos

Los materiales naturales interactúan con la radiación electromagnética porque contienen cargas, incluso aunque sean neutros en conjunto. No obstante, los materiales también interactúan con la radiación electromagnética como resultado del espín, una propiedad fundamental de las partículas elementales. En concreto, algunos átomos tienen un espín o momento magnético neto y, por consiguiente, se dice que son magnéticos.

Los metamateriales son materiales sintéticos que presentan propiedades únicas e interesantes que no se observan en la naturaleza. La creación de estructuras artificiales en materiales magnéticos podría abrir las puertas a propiedades, funcionalidades y aplicaciones nunca vistas, incluidos los dispositivos electromagnéticos no volátiles controlados mediante campos magnéticos. La financiación de la Unión Europea permitió ampliar las fronteras del magnetismo y sus aplicaciones mediante el trabajo del proyecto «Novel wave phenomena in magnetic nanostructures» (NOWAPHEN).

Los magnones son excitaciones colectivas de la estructura de espín electrónico en una red cristalina. Los cristales magnónicos, análogos a los cristales fotónicos en los cuales existe un intervalo de frecuencias en el cual está prohibida la transmisión de la luz (la banda prohibida), son metamateriales que poseen una estructura periódica que impide la propagación de ondas de espín en bandas restringidas.

Los científicos de NOWAPHEN, mediante la transferencia multilateral de conocimientos y experiencia, realizaron una gran cantidad de estudios innovadores de prueba de concepto con el fin de sentar las bases de futuros desarrollos de metamateriales magnónicos. Su investigación abarcó campos que incluyen la electrónica espintrónica, magnónica, electromagnética y de microondas.

Numerosos resultados sin precedentes y una plétora de publicaciones dan testimonio del éxito del proyecto. Entre los resultados destacables figuran nuevos métodos de caracterización para estudiar dispositivos magnónicos y las propiedades magnéticas en interfaces. Los científicos descubrieron la transmisión mejorada de ondas de espín en nanohilos con un estado de magnetización en zig-zag. Esto abre las puertas a utilizar los efectos sobre la velocidad de propagación en un transistor magnónico de modulación de la velocidad. El equipo también descubrió una nueva forma de anisotropía magnética y una clase nueva de fenómenos de ondas de espín no recíprocas inherentes a los cristales magnónicos metalizados.

La magnónica y la magnetofotónica se encuentran al frente de una nueva era de descubrimientos y dispositivos magnéticos con control de ondas en sólidos mucho más allá de lo que ofrecen la fotónica y la plasmónica. Los científicos de NOWAPHEN han ampliado muchísimo los conocimientos en este campo y han contribuido de forma importante a la excelencia europea en un campo que puede tener una gran importancia socioeconómica.