A l'esquerra, mostra del nou material flexible antiferromagnètic (ICMAB-CSIC). A la dreta, imatge SEM de la secció de les cintes flexibles (Ignasi Serra, ICMAB-CSIC).
Cerdanyola del Vallès, 30 de març de 2020. Investigadors de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), en col·laboració amb el Sincrotró ALBA, han dissenyat unes noves cintes flexibles i cristal·lines fetes amb materials antiferromagnètics. Aquesta innovació, que apareix detallada a la revista Applied Materials & Interfaces, permet l'enregistrament d'informació magnètica de manera més segura i robusta, i podria integrar-se en dispositius flexibles o portàtils, com les targetes de crèdit o d'identificació.
Els materials antiferromagnètics són una alternativa més robusta per emmagatzemar informació que els ferromagnètics (els més usats en l'actualitat per codificar informació, per exemple, en les targetes magnètiques.
"Els ferromagnets es coneixen des de fa milers d'anys i el seu comportament ha estat extensament estudiat. Els materials antiferromagnètics, en els quals els moments magnètics dels àtoms s'alineen espontàniament de forma antiparal·lela als moments dels àtoms veïns, es poden utilitzar per emmagatzemar informació seguint determinats protocols, proporcionant una major seguretat que els ferromagnets", explica Ignasi Fina, investigador de l’ICMAB-CSIC i primer autor de l'article.
L'aliatge ferro - rodi (FeRh) és un dels materials antiferromagnètics que pot mostrar aquestes característiques. A més, el seu odenament antiferromagnètic és especialment fàcil de manipular gràcies al fet que presenta una transició d’antiferromagnètic a ferromagnètic a una temperatura propera a la temperatura ambient. Fins ara el FeRh no s'havia integrat en els dispositius flexibles convencionals (formats sobre substrats polimèrics), perquè necessita mostrar una bona cristal·linitat (àtoms disposats en un cert ordre) que permet estabilitzar l'ordenament antiferromagnètic. L'aliatge FeRh normalment es prepara en substrats monocristal·lins, cosa que els fa rígids i potencialment fràgils.
Un material flexible d'estructura cristal·lina
"És especialment difícil obtenir un material flexible amb una estructura cristal·lina. Atès que les propietats dels materials depenen totalment de la seva estructura, és molt important obtenir el material amb una bona cristal·linitat, que és el que dóna al FeRh seves propietats úniques per emmagatzemar informació", afegeix Fina.
L'estudi demostra la robustesa de les propietats magnètiques del material quan aquest es doblega, així com l'emmagatzematge de la informació a les cintes, que podrien fabricar-se de diversos metres de llarg, la qual cosa demostra que la seva escalabilitat és factible.
"Aquestes cintes antiferromagnètiques flexibles tenen múltiples aplicacions en l'enregistrament d'informació magnètica de manera segura i robusta, i podrien integrar-se en dispositius reals flexibles o portàtils, com targetes de crèdit o d'identificació, on la seguretat i la robustesa contra la radiació electromagnètica, per exemple, com la procedent dels telèfons mòbils, és extremadament important. Probablement sorgeixi un altre possible nínxol d'aplicacions quan es disposi dels prototips adequats", conclou l'investigador de l’ICMAB-CSIC.
Alguns dels experiments es van realitzar a la línia de llum CIRCE del Sincrotró ALBA. Més concretament, es va estudiar la distribució dels dominis magnètics a altes temperatures (150 °C) amb la tècnica de Dicroisme Magnètic Circular amb Raigs-X en combinació amb Microscòpia Electrònica de Fotoemissió (XMCD-PEEM).
L'equip d'investigadors seguirà treballant en aquesta idea en el marc d'un projecte AGAUR/FEDER/GenCat concedit a la convocatòria LLAVOR 2019.
Referència: Ignasi Fina, Nico Dix, Enric Menéndez, Anna Crespi, Michael Foerster, Lucia Aballe, Florencio Sánchez, Josep Fontcuberta. Flexible Antiferromagnetic FeRh Tapes as Memory Elements. ACS Appl. Mater. DOI: 10.1021/acsami.0c00704
