Demuestran la existencia del altermagnetismo, un nuevo tipo de magnetismo
Gracias a unos experimentos reveladores, unos investigadores han demostrado la existencia del altermagnetismo. El descubrimiento de esta nueva rama del magnetismo significa que acaba de abrirse un nuevo campo de la física fundamental, con repercusiones en muchas áreas tecnológicas pero sobre todo en la espintrónica.
El magnetismo es mucho más que los imanes que pegamos en la nevera. Esta comprensión de la verdadera extensión del magnetismo llegó con el descubrimiento de los materiales antiferromagnéticos hace casi un siglo. Desde entonces, la familia de los materiales magnéticos se ha dividido en dos clases fundamentales: la rama ferromagnética conocida desde hace varios milenios y la rama antiferromagnética.
La demostración experimental de la existencia de una tercera rama del magnetismo, denominada altermagnetismo, se realizó en el sincrotrón SLS (Swiss Light Source), gracias a una colaboración internacional dirigida por la Academia Checa de Ciencias junto con el Instituto Paul Scherrer de Suiza.
Las fases magnéticas fundamentales se definen por las configuraciones espontáneas específicas de los momentos magnéticos (espines de los electrones) y de los átomos que transportan los momentos en los cristales. Los materiales ferromagnéticos son los empleados para los imanes de nevera: aquí los espines apuntan en la misma dirección, lo que da lugar al magnetismo macroscópico.
En los materiales antiferromagnéticos, los espines apuntan en direcciones alternas, por lo que no poseen magnetización macroscópica neta y, por tanto, no se pegan a la nevera. Aunque se han clasificado otros tipos de magnetismo, como el diamagnetismo y el paramagnetismo, estos describen respuestas específicas a campos magnéticos aplicados externamente y no ordenaciones magnéticas espontáneas en los materiales.
Los materiales altermagnéticos presentan una combinación especial de la configuración de los espines y las simetrías de cristales. Los espines se alternan, como en los materiales antiferromagnéticos, por lo que no hay magnetización neta. Sin embargo, en vez de anularse, las simetrías dan lugar a una estructura de bandas electrónicas con una fuerte polarización de espín que cambia de dirección al pasar por las bandas de energía del material. El resultado es una serie de propiedades muy útiles, algunas parecidas a las de los materiales ferromagnéticos, y otras completamente nuevas.
Este tercer hermano magnético ofrece claras ventajas para el campo en desarrollo de la tecnología de memoria magnética de nueva generación, conocida como espintrónica. Mientras que la electrónica solo utiliza la carga de los electrones, la espintrónica aprovecha también el estado de espín de los electrones para transportar información.
Aunque la espintrónica lleva años prometiendo revolucionar la informática, aún está en pañales. Normalmente, se han utilizado materiales ferromagnéticos para este tipo de dispositivos, pero tienen limitaciones que impiden un uso práctico de la espintrónica. Los materiales antiferromagnéticos aventajan a los ferromagnéticos para la espintrónica en algunas cosas, pero también presentan limitaciones.
Los materiales altermagnéticos ofrecen lo mejor de ambos mundos.
Juraj Krempasky, del Instituto Paul Scherrer, y sus colegas exponen los detalles técnicos de sus experimentos con altermagnetismo en la revista académica Nature, bajo el título “Altermagnetic Lifting of Kramers spin degeneracy”. (Fuente: NCYT de Amazings)
