Química

Inversión rápida de diminutas estructuras magnéticas

(NC&T) La investigación ha sido desarrollada por científicos del Instituto Max Planck para la Investigación de los Metales en Stuttgart, la Universidad de Gante, la ALS (Advanced Light Source) en Berkeley, California, el Centro de Investigaciones Jülich, y las universidades de Regensburg y Bielefeld.

En los últimos diez años, las diminutas estructuras magnéticas que miden unas pocas millonésimas de milímetro han atraído un interés cada vez mayor, tanto en lo que respecta a la investigación en ciencia como en las posibles aplicaciones tecnológicas, particularmente a causa de sus potenciales usos en el almacenamiento magnético.

Un fascinante fenómeno de la mecánica cuántica ocurre en estas estructuras: el centro o núcleo de vórtice, que ha sido predicho por la teoría durante cuarenta años, pero que los experimentos sólo revelaron hace cuatro. En pequeñas placas magnéticas, las áreas magnetizadas a menudo se unen para formar circuitos magnéticos especiales; éstos son los vórtices. Imagínese caminando en un vórtice con una brújula de dimensiones atómicas. La aguja de la brújula siempre estaría nivelada, a menos que usted se acercase al centro del vórtice. Allí la aguja de la brújula magnética atómica emerge de la superficie y se crea un campo magnético con un radio diminuto de alrededor de 20 átomos, el mayor posible en el material.

Las agujas magnéticas pueden apuntar hacia arriba o hacia abajo en el centro del vórtice. Sin embargo, si esta propiedad ha de ser utilizada para el almacenamiento magnético, debe encontrarse una forma de combatir la enorme resistencia al cambio, típica de las estructuras de vórtice. Hasta ahora fue necesario utilizar campos magnéticos externos muy altos, de alrededor de medio Tesla, para invertir el centro del vórtice.

Estructuras magnéticas
Inversión dinámica del centro del vórtice. (Foto: Max Planck Institute of Metals Research in Stuttgart)
El citado equipo de investigadores ha encontrado ahora una solución para invertir mucho más fácilmente el centro del vórtice. Usando la microscopía por rayos X para examinar la estructura magnética, han descubierto un mecanismo previamente desconocido: la inversión dinámica del centro del vórtice. Se utiliza un pulso magnético para producir un campo magnético en ángulo recto con el vórtice y estimular así a toda la estructura para que ejecute un movimiento de giro colectivo.

De esta forma, los investigadores tuvieron éxito al invertir eficaz y deliberadamente el centro del vórtice con pulsos magnéticos que eran aproximadamente 300 veces más débiles, y de muy corta duración.

Es posible que este mecanismo de inversión, observado aquí por primera vez, pueda usarse para desarrollar un concepto completamente nuevo de almacenamiento magnético. Las direcciones de las minúsculas agujas magnéticas definen un bit digital que es sumamente estable ante factores externos frecuentes e inevitables, como el calor o la interferencia de campos magnéticos. Con el efecto dinámico descubierto, el centro del vórtice es fácil de invertir, sin pérdidas, y sobre todo, de forma muy veloz.


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