En un artículo publicado recientemente en Ciencia avanzada, investigadores del Instituto Paul Drude en Berlín, Alemania, y la Universidad de Xiamen, Xiamen, China, demostraron que el NiCo ferrimagnético2O4 (NCO) constituye una solución para el desafío a largo plazo de encontrar materiales con una magnetización fuera del plano robusta.
Además, han demostrado que las características eléctricas y magnéticas del NCO se pueden adaptar en amplios rangos. El equipo de investigación también resolvió el origen de un fenómeno de magnetotransporte fundamental inusual. Estos hallazgos allanan el camino para una nueva aplicación espintrónica, que ofrece soluciones para futuras memorias de alta densidad más allá de los diseños actuales.
Con el objetivo de desarrollar nuevos óxidos magnéticos para la futura espintrónica y comprender sus propiedades fundamentales, Lv. et al. demostró que NiCo2O4 se destaca como un material espintrónico prometedor debido a su robusta magnetización fuera del plano y su capacidad de sintonización flexible. Como consecuencia, la utilización de NCO allana el camino para nuevos conceptos espintrónicos ferrimagnéticos y memorias de alta densidad de próxima generación más allá de los conceptos recientemente informados basados en materiales antiferromagnéticos.
La identificación de materiales magnéticos con una anisotropía magnética (PMA) perpendicular (fuera del plano) robusta es crucial para la espintrónica actual, ya que las estructuras superreticulares con capas individuales ultrafinas generalmente se utilizan para realizar PMA en memorias de alta densidad. Los materiales con un PMA robusto en películas relativamente gruesas son mucho menos desafiantes para la fabricación de dispositivos y, por lo tanto, más rentables.
El estudio de Lv. et al. revela que, además del PMA, todas las propiedades magnéticas y de transporte de las películas de NCO se pueden adaptar en grandes rangos dependiendo de las concentraciones relativas de cationes de Ni en diferentes estados de valencia (Ni2+ contra ni3+). De hecho, se ha descubierto que las características del material de las películas de NCO dependen crucialmente de la conductividad eléctrica, que puede ajustarse entre comportamiento aislante y metálico.
Desde el punto de vista fundamental, Lv. et al. revelan el origen de la inusual inversión de signos en el anómalo efecto Hall (AHE) como consecuencia de una competencia entre diferentes mecanismos subyacentes. De hecho, los autores demuestran que el signo del AHE se puede ajustar de manera factible en películas de NCO independientemente de su espesor, algo que nunca se ha informado para otros materiales monofásicos.
El estudio también reveló por primera vez una contribución de la dispersión sesgada en un material de baja conductividad (~ 102 Ω-1cm-1). Anteriormente, tal contribución al AHE se había informado solo para metales súper limpios con altas conductividades (~ 106 Ω-1cm-1). En este contexto, las películas NCO constituyen una nueva plataforma para investigar y manipular el transporte cuántico en materiales magnéticos.
Teniendo en cuenta tanto el conocimiento adicional sobre los fenómenos de magnetotransporte como las propiedades magnéticas sintonizables, el NCO ferromagnético es muy prometedor para investigaciones posteriores. Por lo tanto, este trabajo es de gran interés para la investigación fundamental, el diseño de nuevas aplicaciones espintrónicas y el desarrollo industrial de memorias de alta densidad.