Fig.: Imágenes de la "sombra" XMCD PEEM que muestran la configuración magnética de los nanohilos después de pulsos de corriente en direcciones opuestas. Debido a la elección de las condiciones de enfoque, el cable en sí es invisible aquí, mientras que el contraste en realidad proviene de la región de sombra del haz de luz de sincrotrón que el cable proyecta sobre el sustrato de soporte. Los patrones diagonales en blanco y negro entre los dominios permiten la identificación de las paredes del dominio tipo Bloch. Tras pulsos de corriente opuestos, tienen un sentido de circulación opuesto, como lo indica el color de la franja diagonal central (panel superior oscuro, panel inferior brillante) en los cuadros marcados en rojo.
Cerdanyola del Vallès, 25 de noviembre de 2019. El futuro de la espintrónica se basa en el estudio y desarrollo de las nanoestructuras de tres dimensiones, ya que éstas pueden tener un gran impacto en los nuevos sistemas de almacenamiento de datos magnéticos como las memorias racetrack. En este nuevo concepto, la información o los bits están codificados por dominios magnéticos o las paredes que hay entre ellos. Pero en lugar de mover el material mecánicamente hacia el cabezal de lectura / escritura (como en un disco duro giratorio), solo el patrón magnético se mueve a lo largo de la tira magnética o hilo debido a la fuerza impulsora de una corriente eléctrica, llamada transferencia de espín. Sin embargo, a día de hoy, el movimiento rápido y estable de las paredes de dominio magnético sigue siendo un gran desafío para la comunidad científica.
Debido a su naturaleza tridimensional, los nanohilos cilíndricos magnéticos albergan dos tipos de paredes de dominio con distintas topologías, incluyendo las paredes de Bloch, que no existen en los sistemas bidimensionales que se fabrican con la tecnología convencional en sala blanca. Ahora se ha demostrado que estas paredes de Bloch pueden alcanzar velocidades muy rápidas mientras permanecen estables.
"La corriente eléctrica hace que la pared de dominio se mueva y el campo magnético de OErsted creado por la corriente lo estabiliza. Por lo tanto, las paredes de dominio no se transforman como sucede en los sistemas planos que sufren inestabilidades intrínsecas", dice Michael Foerster, científico de la línea de luz CIRCE.
Un grupo internacional de investigación, dirigido por Michael Schöbitz y Olivier Fruchart del Spintec laboratory en Grenoble (Francia) y Sebastian Bochmann y Julien Bachmann del Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Alemania), han llegado a esta conclusión después de estudiar el movimiento de las paredes del dominio inducido por la corriente en nanohilos. Los resultados de este estudio demuestran que, al aplicar pulsos de corriente eléctrica, las paredes de Bloch se mueven a una velocidad muy alta, logrando un nuevo récord para este tipo de materiales.
Gracias a la microscopía de fuerza magnética, este grupo había podido comprobar en su laboratorio cómo de rápido se mueven las paredes de dominio magnético en los nanohilos. Pero solo con la técnica de la "sombra" en microscopía de fotoemisión de rayos X han podido ver qué tipo de pared estaba involucrada y el motivo de tan rápida velocidad. El descubrimiento más sorprendente fue que el campo de OErsted durante los pulsos de corriente alrededor del nanohilo transformó todas las paredes de dominio en el tipo de paredes de Bloch. Esta configuración ya no se volvió a transformar, a diferencia de los sistemas investigados anteriormente, que continuamente presentaban transformaciones a través de las paredes de dominio (conocido como el efecto Walker breakdown).
Estos experimentos se realizaron en la línea de luz CIRCE del Sincrotrón ALBA y en la línea de luz Nanospectroscopy del Sincrotrón Elettra (Italia), utilizando la técnica de la "sombra" en microscopía electrónica de fotoemisión (PEEM) con dicroísmo magnético circular de rayos X (XMCD) por contraste magnético. "Estos resultados son los primeros en destacar el papel relevante que tiene el campo magnético inducido por la corriente (OErsted) en la velocidad y estabilidad de las paredes del dominio de los nanohilos cilíndricos y abre el camino para continuar la investigación sobre estas fascinantes nanoestructuras. En un futuro cercano, sería muy interesante monitorizar los detalles de las paredes de dominio durante el pulso de corriente combinado con microscopía con resolución temporal", dice Michael Schöbitz, primer autor del estudio.
