Cómo controlar las propiedades magnéticas de nanoelementos con el efecto magnetoelástico

Los dispositivos basados en tecnologías de la información y la comunicación (TIC) tienen su razón de ser, en gran medida, en su capacidad para aprovechar las propiedades magnéticas de diversos materiales, especialmente para la memoria y el procesamiento computacional. Unos investigadores realizaron trabajos en el marco del proyecto MULTIREV, financiado con fondos europeos, y publicaron recientemente un artículo en la revista Nature en la que explican que utilizaron una técnica puntera de imagen dinámica para visualizar ondas (sonido) de deformación en cristales y que midieron el efecto sobre elementos nanomagnéticos.

Sus hallazgos plantean la posibilidad de lograr una magnetización controlada de baja potencia de elementos magnéticos pequeños, lo cual se prestaría a diversas aplicaciones en el ámbito de las TIC. Además, esta técnica podría servir también para investigar tensiones dinámicas en una gama de procesos y productos, como nanopartículas, reacciones químicas y cristalografía.

Cuantificar el efecto magnetoelástico

Dada la demanda creciente de mejores servicios de almacenamiento y procesamiento de datos, hay una actividad frenética destinada a modificar las propiedades magnéticas de diversos materiales, sobre todo a escala nanométrica. Estos investigadores estudiaron el cambio de las propiedades magnéticas que se produce por la deformación elástica de un material magnético. Ese cambio se puede inducir con campos magnéticos, pero ello requiere corrientes de carga de potencia elevada.

Por tanto, el equipo investigador investigó concretamente de qué manera la tensión dinámica (o deformación) acompaña a una onda acústica superficial (SAW) y, así, induce cambios en la magnetización a nanoescala. Los científicos lograron realizar un estudio cuantitativo después de crear una técnica experimental basada en la microscopia de rayos X estroboscópica. Conviene señalar que el estudio se efectuó en la escala temporal de los picosegundos, a diferencia de otros estudios anteriores, realizados en escalas temporales notablemente más lentas (de segundos a milisegundos).

El equipo demostró que las SAW pueden controlar la conmutación de la magnetización en elementos magnéticos nanométricos colocados sobre un cristal. De los resultados se deduce que las SAW influyeron en un cambio en la propiedad de los cuadrados magnéticos, lo que motivó que los dominios magnéticos aumentasen o disminuyesen en función de la fase de las SAW.

Curiosamente, al visualizar a la vez el desarrollo de las dinámicas de la magnetización y la tensión de las nanoestructuras, el equipo descubrió que los modos de magnetización responden con retardo a los modos de tensión, y que esto era ajustable en función de cómo se configurase el dominio magnético.

Sensores magnéticos con eficiencia energética

El proyecto MULTIREV se puso en marcha con el cometido de construir un sensor multirrevolución simplificado y más económico en comparación con los ya existentes. Se trata de sensores que detectan múltiples rotaciones de componentes en sectores como el de la automoción y el de la automatización. No obstante, la generación actual suele tener una arquitectura compleja, por lo que su aplicabilidad es limitada y su coste, elevado.

Un aspecto esencial del plan del equipo del proyecto para crear una prueba de concepto era la sustitución de sensores no magnéticos por un dispositivo magnético no volátil que fuera autosuficiente desde la perspectiva energética. Ello abre la posibilidad de lograr un salto cualitativo en cuanto al número de revoluciones que es posible detectar, llegando hasta los miles de revoluciones.

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