El primer contacto de cualquier niño con el electromagnetismo es la interacción con esos imanes que ponemos en las neveras, procedentes de viajes y regalos cuyo origen olvidamos para siempre. Pero El magnetismo es mucho más que eso.. Los materiales magnéticos son esenciales para nuestra tecnología, desde discos duros hasta microchips. Justo cuando creíamos saberlo todo sobre el magnetismo, entra en juego una nueva faceta del asunto. Un equipo de científicos ha identificado un tipo de magnetismo completamente nuevo que podría cambiar las reglas del juego: altermagnetismo.
Esta nueva forma de magnetismo es diferente a las ya conocidas, como por ejemplo ferromagnetismoél diamagnetismo y el paramagnetismoy combina características únicas que abren la puerta a dispositivos más rápidos y eficientes. En los materiales ferromagnéticos, los momentos magnéticos de los átomos están alineados en la misma dirección, produciendo una fuerte magnetización neta. Por el contrario, los materiales paramagnéticos tienen momentos magnéticos que, aunque no están alineados en ausencia de un campo externo, están orientados temporalmente cuando dicho campo está presente. Por su parte, los materiales diamagnéticos generan una magnetización débil en dirección opuesta al campo aplicado, sin tener momentos magnéticos intrínsecos.
Esta nueva forma de magnetismo es diferente a las ya conocidas, como por ejemplo ferromagnetismoél diamagnetismo y el paramagnetismoy combina características únicas que abren la puerta a dispositivos más rápidos y eficientes. En los materiales ferromagnéticos, los momentos magnéticos de los átomos están alineados en la misma dirección, produciendo una fuerte magnetización neta. Por el contrario, los materiales paramagnéticos tienen momentos magnéticos que, aunque no están alineados en ausencia de un campo externo, están orientados temporalmente cuando dicho campo está presente. Por su parte, los materiales diamagnéticos generan una magnetización débil en dirección opuesta al campo aplicado, sin tener momentos magnéticos intrínsecos.
El altermagnetismo se presenta como una revolución conceptual en la física del magnetismo. En este tipo de materiales los momentos magnéticos se disponen de forma antiparalela, pero con una peculiaridad: la estructura cristalina que alberga cada momento es rotado con respecto al de sus vecinos. Este patrón genera propiedades completamente nuevas, ausentes en el ferromagnetismo y antiferromagnetismo convencionales.
Una de sus características más llamativas es la ausencia de magnetización neta. A pesar de esto, los alterimanes son capaces de manipular corrientes de espín, lo que los convierte en candidatos ideales para la espintrónica, una tecnología que utiliza el espín de los electrones en lugar de su carga eléctrica para procesar información. Esta combinación de Estabilidad frente a interferencias externas. y el control preciso del giro marca un antes y un después en el diseño de materiales funcionales.
Los dispositivos magnéticos tradicionales suelen depender de materiales tóxicos y costosos, como el cobalto o el níquel. El uso de materiales altermagnéticos podría reducir esta dependencia, ya que son más sostenibles y eficientes. Incluso este nuevo magnetismo tiene el potencial de aumentar la velocidad de los dispositivos digitales hasta mil vecesun avance sin precedentes en áreas como la inteligencia artificial o el almacenamiento de datos.
Otro beneficio crucial radica en su compatibilidad con otras tecnologías avanzadas, como superconductores y el aisladores topológicos. Un detalle que permitiría desarrollar dispositivos híbridos con propiedades únicas, combinando escalabilidad con eficiencia energética. En palabras del profesor Wadley, el altermagnetismo es “un antiferromagnetismo con un giro, pero con enormes ramificaciones tecnológicas”.
Para confirmar la existencia de altermagnetismo, los investigadores utilizaron un material llamado MnTe (telururo de manganeso). En el laboratorio internacional MAX IV en Suecia, utilizaron rayos X para analizar la disposición de los momentos magnéticos. Estos experimentos brindan la posibilidad de generar imágenes detalladas a escalas nanométricas.
El Dr. Oliver Amin, que dirigió la parte experimental, destacó la importancia del logro: “Nuestro trabajo experimental ha conectado conceptos teóricos con aplicaciones reales, iluminando el camino hacia el desarrollo de materiales altermagnéticos para usos prácticos”. Gracias a estas técnicas, los investigadores pudieron observar y manipular configuraciones complejas, como Vórtices magnéticos y paredes de dominio.con un nivel de precisión sin precedentes.
En 2022, los investigadores L. Šmejkal, J. Sinova y T. Jungwirth introdujeron el concepto de altermagnetismo como una nueva clase de orden magnético que combina las ventajas del ferromagnetismo y el antiferromagnetismo. En un publicado en Revisión Física X, describió cómo esta fase magnética rompe la simetría de inversión del tiempo sin generar magnetización neta. En lugar de depender de alineamientos lineales de los momentos magnéticos, como en los ferromagnetos, el altermagnetismo introduce un patrón estructural único en el que los momentos están dispuestos antiparalelos, pero con subredes rotadas con respecto a sus vecinas. Este patrón permite propiedades extraordinarias, como la conducción de corrientes de espín sin pérdidas significativas y la resistencia a perturbaciones externas.
Un segundo artículo del mismo año, “Panorama de investigación emergente del altermagnetismo”, describió las posibles aplicaciones de esta nueva fase magnética. Los autores señalaron que Los altermagnéticos podrían reemplazar los materiales ferromagnéticos convencionales en dispositivos electrónicos.lo que aumentaría la eficiencia energética y reduciría la dependencia de materiales raros y tóxicos. Además, destacaron la compatibilidad del altermagnetismo con fases electrónicas avanzadas, como superconductores y materiales topológicos, abriendo el camino al desarrollo de dispositivos híbridos y escalables en el campo de la espintrónica y la computación cuántica.
A pesar del impacto teórico de los estudios de 2022, hasta el momento El altermagnetismo sólo se había demostrado mediante simulaciones y mediciones indirectas.. El nuevo artículo publicado en Naturaleza en 2024 representa un avance crucial al proporcionar la primera evidencia experimental directa de esta fase magnética. Este logro valida las predicciones teóricas y amplía su alcance al permitir el mapeo y el control de configuraciones magnéticas complejas, como vórtices y paredes de dominio.
Lo más relevante de este nuevo trabajo es la demostración del control de estas configuraciones magnéticas a través de microestructuras diseñadas y ciclos térmicos. Este nivel de manipulación no sólo confirma la existencia del altermagnetismo, sino que también allana el camino para su integración en dispositivos tecnológicos. Así, este artículo conecta la teoría con las aplicaciones prácticas, marcando un hito en el desarrollo de nuevos materiales funcionales.
El impacto del altermagnetismo va más allá de la física fundamental. En el campo de la espintrónica, por ejemplo, combina lo mejor de los ferromagnetos (su capacidad para leer y escribir datos) con la estabilidad de los antiferromagnetos. Esto podría traducirse en dispositivos más robustos, capaces de operar en entornos extremos o con mayor durabilidad.
Por otro lado, este tipo de magnetismo podría desempeñar un papel crucial en la tecnología cuántica. La posibilidad de integrar altermagneticos con superconductores, imprescindibles para el desarrollo de ordenadores cuánticos, es una de las áreas más prometedoras que podrían explorarse gracias a este descubrimiento.
MnTe, uno de los primeros materiales estudiados en el campo del altermagnetismo, ha demostrado ser ideal para investigar este fenómeno. Este material no sólo es relativamente abundante, sino que además tiene una estructura cristalina que facilita la observación y manipulación de texturas magnéticas.
En su estudio, los investigadores controlaron configuraciones a diferentes escalas, desde microscopía vectorial magnética a patrones más grandes y uniformes. Estas herramientas nos permitieron analizar cómo se organizan los momentos magnéticos en dominios y cómo pueden manipularse mediante procesos de enfriamiento controlados y patrones microestructurados. Esto abre la puerta a aplicaciones que van desde dispositivos neuromórficos hasta sistemas de almacenamiento con densidades inigualables.
Fuente Informativa
