02 abr 2023 (Noticias de Nanowerk) La microelectrónica constituye la base de gran parte de la tecnología moderna actual, incluidos los teléfonos inteligentes, las computadoras portátiles e incluso las supercomputadoras. Se basa en la capacidad de permitir y detener el flujo de electrones a través de un material. Spin electronics, o spintronics, es un spin-off. Se basa en el giro de los electrones y en el hecho de que el giro del electrón junto con la carga eléctrica crea un campo magnético. "Esta propiedad podría explotarse para construir bloques en el futuro almacenamiento de memoria de computadora, sistemas informáticos similares al cerebro y otros novedosos, y microelectrónica de alta eficiencia", dijo Charudatta Phatak, líder de grupo en la división de Ciencia de Materiales del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE). ) Laboratorio Nacional de Argonne. Un equipo que incluye investigadores de Argonne y el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético (MagLab) descubrió propiedades sorprendentes en un material magnético de hierro, germanio y telurio. Este material tiene la forma de una lámina delgada que tiene solo unos pocos a 10 átomos de espesor. Se llama un ferroimán 2D. El equipo descubrió que dos tipos de campos magnéticos pueden coexistir en este material ultrafino. Los científicos los llaman merones y skyrmions. Son como sistemas de tormentas arremolinadas en miniatura que salpican el paisaje plano del ferromagneto. Pero difieren en su tamaño y comportamiento de remolino.
Simulación que captura las diferentes texturas arremolinadas de skyrmions y merons observadas en una película delgada de ferromagneto. (Imagen de la Universidad de Edimburgo/basada en imágenes de microscopía recopiladas por Argonne en muestras preparadas en MagLab) Conocidos y estudiados durante aproximadamente 15 años, los skyrmions tienen un tamaño de aproximadamente 100 nanómetros, aproximadamente lo mismo que una sola molécula de virus, y sus campos magnéticos fluyen. en patrones complicados, parecidos a los de los hilos de un nudo en una cuerda. Recientemente descubiertos, los merones tienen aproximadamente el mismo tamaño y tienen campos magnéticos que se arremolinan como remolinos. “Tanto los skyrmions como los merons son muy estables porque, como nudos firmemente atados, son difíciles de desenredar”, dijo Luis Balicas, quien tiene una cita conjunta en MagLab y la Universidad Estatal de Florida. "Esta estabilidad junto con sus propiedades magnéticas los hace atractivos como portadores de información". El equipo es el primero en observar ambas texturas magnéticas en una película delgada al mismo tiempo a baja temperatura, de menos 280 a menos 155 grados Fahrenheit. Además, los merones permanecieron presentes hasta temperatura ambiente, una consideración importante para explotarlos en dispositivos prácticos. En el pasado, solo se habían observado a temperaturas mucho más bajas en diferentes materiales. El equipo también demostró que los skyrmions y merons son detectables a partir de su efecto sobre una corriente aplicada, midiendo el voltaje. Esta característica significa que son adaptables al código binario utilizado en todas las computadoras digitales. Este código consta de combinaciones de 1 y 0. En un dispositivo espintrónico, un 1 estaría indicado por una señal eléctrica que detecta un skyrmion o meron. La ausencia de una señal eléctrica transmitiría entonces un 0. Detectar y caracterizar las diferentes texturas magnéticas en una película de menos de diez átomos de espesor requería una herramienta científica especial. El físico de Argonne, Yue Li, dirigió esa tarea desafiante utilizando un instrumento llamado microscopio electrónico de transmisión (TEM) de Lorentz. Este microscopio incluye tecnología de corrección de aberraciones para mejorar su resolución. Este TEM puede visualizar la magnetización de materiales a nanoescala bajo diferentes campos magnéticos en un amplio rango de temperatura, una capacidad única disponible en Argonne. El rango se extiende desde menos 280 Fahrenheit hasta temperatura ambiente. El equipo realizó imágenes magnéticas y de otro tipo adicionales en el Centro de Materiales a Nanoescala de Argonne, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. “Se necesita mucha más investigación básica para comprender completamente el comportamiento de skyrmions y merons en diferentes condiciones, y cómo emplearlos en la codificación de información”, dijo Balicas. “Hay muchos esquemas aparentemente de ciencia ficción por ahí. No podemos predecir el futuro, pero parece probable que uno o más puedan llegar a buen término”. La investigación ha sido publicada en Materiales avanzados (“Coexistencia de Merones con Skyrmions en el Centrosimétrico Van Der Waals Ferromagnet Fe5-xGeTe2").
Simulación que captura las diferentes texturas arremolinadas de skyrmions y merons observadas en una película delgada de ferromagneto. (Imagen de la Universidad de Edimburgo/basada en imágenes de microscopía recopiladas por Argonne en muestras preparadas en MagLab) Conocidos y estudiados durante aproximadamente 15 años, los skyrmions tienen un tamaño de aproximadamente 100 nanómetros, aproximadamente lo mismo que una sola molécula de virus, y sus campos magnéticos fluyen. en patrones complicados, parecidos a los de los hilos de un nudo en una cuerda. Recientemente descubiertos, los merones tienen aproximadamente el mismo tamaño y tienen campos magnéticos que se arremolinan como remolinos. “Tanto los skyrmions como los merons son muy estables porque, como nudos firmemente atados, son difíciles de desenredar”, dijo Luis Balicas, quien tiene una cita conjunta en MagLab y la Universidad Estatal de Florida. "Esta estabilidad junto con sus propiedades magnéticas los hace atractivos como portadores de información". El equipo es el primero en observar ambas texturas magnéticas en una película delgada al mismo tiempo a baja temperatura, de menos 280 a menos 155 grados Fahrenheit. Además, los merones permanecieron presentes hasta temperatura ambiente, una consideración importante para explotarlos en dispositivos prácticos. En el pasado, solo se habían observado a temperaturas mucho más bajas en diferentes materiales. El equipo también demostró que los skyrmions y merons son detectables a partir de su efecto sobre una corriente aplicada, midiendo el voltaje. Esta característica significa que son adaptables al código binario utilizado en todas las computadoras digitales. Este código consta de combinaciones de 1 y 0. En un dispositivo espintrónico, un 1 estaría indicado por una señal eléctrica que detecta un skyrmion o meron. La ausencia de una señal eléctrica transmitiría entonces un 0. Detectar y caracterizar las diferentes texturas magnéticas en una película de menos de diez átomos de espesor requería una herramienta científica especial. El físico de Argonne, Yue Li, dirigió esa tarea desafiante utilizando un instrumento llamado microscopio electrónico de transmisión (TEM) de Lorentz. Este microscopio incluye tecnología de corrección de aberraciones para mejorar su resolución. Este TEM puede visualizar la magnetización de materiales a nanoescala bajo diferentes campos magnéticos en un amplio rango de temperatura, una capacidad única disponible en Argonne. El rango se extiende desde menos 280 Fahrenheit hasta temperatura ambiente. El equipo realizó imágenes magnéticas y de otro tipo adicionales en el Centro de Materiales a Nanoescala de Argonne, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. “Se necesita mucha más investigación básica para comprender completamente el comportamiento de skyrmions y merons en diferentes condiciones, y cómo emplearlos en la codificación de información”, dijo Balicas. “Hay muchos esquemas aparentemente de ciencia ficción por ahí. No podemos predecir el futuro, pero parece probable que uno o más puedan llegar a buen término”. La investigación ha sido publicada en Materiales avanzados (“Coexistencia de Merones con Skyrmions en el Centrosimétrico Van Der Waals Ferromagnet Fe5-xGeTe2").
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- Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62722.php
