La espintrónica es un campo que está atrayendo inmensa atención por su gama de ventajas potenciales para la electrónica convencional. Estos incluyen la reducción del consumo de energía, el funcionamiento de alta velocidad, la no volatilidad y el potencial de nuevas funcionalidades.
La espintrónica explota el espín intrínseco de los electrones, y lo fundamental para este campo es controlar los flujos del grado de libertad del espín, es decir, las corrientes de espín. Los científicos se centran en formas de crearlos, eliminarlos y controlarlos para aplicaciones futuras.
Detectar corrientes de espín no es tarea fácil. Requiere el uso de medición de voltaje macroscópica, que observa los cambios generales de voltaje en un material. Sin embargo, un obstáculo común ha sido la falta de comprensión sobre cómo esta corriente de espín realmente se mueve o se propaga dentro del material mismo.
Un equipo de investigadores ahora informa sobre un método para predecir cómo cambia la corriente de espín con la temperatura. El estudio se publica en Applied Physics Letters.
"Utilizando la dispersión de neutrones y mediciones de voltaje, demostramos que las propiedades magnéticas del material pueden predecir cómo cambia una corriente de espín con la temperatura", dice Yusuke Nambu, coautor del artículo y profesor asociado en el Instituto de Investigación de Materiales de la Universidad de Tohoku ( RMI).
Nambu y sus colegas descubrieron que la señal de la corriente de espín cambia de dirección a una temperatura magnética específica y disminuye a bajas temperaturas. Además, descubrieron que la dirección de giro, o polarización del magnón, invierte tanto por encima como por debajo de esta temperatura magnética crítica. Este cambio en la polarización del magnón se correlaciona con la inversión de la corriente de espín, lo que arroja luz sobre su dirección de propagación.
Además, el material estudiado mostró comportamientos magnéticos con distintas energías de brecha. Esto sugiere que por debajo de la temperatura vinculada a esta brecha de energía, los portadores de corriente de espín están ausentes, lo que lleva a la disminución observada en la señal de la corriente de espín a temperaturas más bajas. Sorprendentemente, la dependencia de la temperatura de la corriente de espín sigue una caída exponencial, reflejando los resultados de la dispersión de neutrones.
Nambu enfatiza que sus hallazgos subrayan la importancia de comprender los detalles microscópicos en la investigación de la espintrónica. "Al aclarar los comportamientos magnéticos y sus variaciones de temperatura, podemos obtener una comprensión integral de las corrientes de espín en los imanes aislantes, allanando el camino para predecir las corrientes de espín con mayor precisión y potencialmente desarrollar materiales avanzados con un rendimiento mejorado".