Mano tocando una serie de herramientas para desarmar un dispositivo electrónico con pantalla que comúnmente tiene piezas de material magnético.

Un equipo de investigadores descubrió que un material previamente descubierto tine la conmutación magnética más rápida documentada hasta ahora. El probarlo en su laboratorio, descubrieron que este es capaz de cambiar su orientación magnética 100 veces más rápido que el reloj de un ordenador personal.

Este hallazgo podría revolucionar la fabricación de sistemas de procesamiento y almacenamiento de datos, aportando mayor velocidad, una característica muy codiciada en el sector, lo que podría marcar el inicio de una nueva generación de dispositivos.

Una aleación de manganeso, rutenio y galio llamada MRG

El material magnético en cuestión es una aleación llamada MRG, sintetizada por primera vez en 2014 a partir de los elementos manganeso, rutenio y galio. Para entonces, el equipo no tenía idea de que el materia tuviera propiedades magneto-ópticas tan impresionantes y con tan alto potencial de uso en fabricación tecnológica.

Pero años después, los mismos investigadores que la desarrollaron decidieron probarla con un sistema láser de femtosegundos en el Laboratorio de Investigación de Fotónica del Centro de Investigación sobre Nanoestructuras y Nanodispositivos Adaptativos (CRANN).

El experimento consistió en golpear películas delgadas de la aleación con ráfagas de luz láser roja para medir el tiempo que tomaba transferirle megavatios de potencia. Esto lo hicieron conscientes de que la transferencia de calor puede cambiar la orientación magnética del material.

Así descubrieron que el material podía cambiar y volver a cambiar su orientación magnética en menos de una milmillonésima de segundo. Según indican en su revista Physical Review Letters, se necesita apenas una décima de picosegundo inimaginablemente rápida para lograr un primer cambio.

Material magnético rosa en forma de U invertida.

Pero lo que realmente emocionó a los investigadores fue descubrir que podían volver a provocar un cambio en la orientación magnética del material 10 billonésimas de segundo más tarde.

“Nuestra investigación aborda la velocidad al mostrar que podemos cambiar MRG de un estado a otro en 0,1 picosegundos”, escriben los investigadores de Trinity. “Y, lo que es más importante, un segundo cambio puede seguir sólo 10 picosegundos más tarde, lo que corresponde a una frecuencia operativa de aproximadamente 100 gigahercios, más rápido que cualquier cosa observada antes”.

Un material magnético capaz de revolucionar la industria de dispositivos electrónicos

Los investigadores lograron la conmutación magnética ultrarrápida usando solo el pulso de calor, sin ningún campo magnético, lo que aporta mayor valor a su descubrimiento. Y es que, la conmutación tradicional de un material magnético requiere de otro imán, lo que a su vez genera costos adicionales por energía y tiempo.

Aunque nos enfocamos mayoritariamente en sus amplios usos, los dispositivos móviles y computadoras que usamos con tanta frecuencia están conformados por piezas fabricadas en una variedad de materiales que juegan un papel clave en su eficiencia. Entre ellos, por supuesto, muchos materiales con propiedades magnéticas.

En los últimos años, la bonanza de comercialización de dispositivos electrónicos ha elevado la búsqueda de materiales de alto rendimiento varios peldaños en la lista de prioridades de los fabricantes involucrados en el mercado. La competencia es reñida y diseñar dispositivos más resistentes, con más capacidad y más rápidos podría hacer la diferencia en la experiencia de los usuarios y las ganancias para las empresas.

Los experimentos de CRANN y de la Escuela de Física del Trinity College de Dublín mostraron el cambio de orientación de un imán más rápido jamás observado, lo que confirma el potencial de este material para dar inicio a una nueva era de almacenamiento de datos en la que el tiempo de transferencia ya no debería ser un problema.

Referencia:

Ultrafast Double Pulse All-Optical Reswitching of a Ferrimagnet. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.177202

Lea también:

¿Qué son las tierras raras y por qué son tan importantes para el desarrollo tecnológico?