Físicos atrapan y describen un minúsculo vórtice magnético
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En una investigación pionera que podría conducir a una nueva generación de discos duros capaces de almacenar miles de películas por pulgada cuadrada, físicos de la Rice University han decodificado la estructura tridimensional de un vórtice magnético tipo tornado no mayor que un glóbulo rojo sanguíneo.
“Comprender los matices y funciones de los vórtices magnéticos va a ser probablemente una clave para crear los dispositivos de almacenamiento magnético de la siguiente generación”, dijo el investigador principal Carl Rau, catedrático de física y astronomía. “Está ampliamente aceptado que esta tecnología permitirá densidades de almacenamiento del orden de terabits por pulgada cuadrada, y nuestro grupo está igualmente entusiasmado con el potencial para procesadores magnéticos y para RAM magnética de alta velocidad”.
Los hallazgos están disponibles en línea y está previsto que aparezcan en un próximo número de Physical Review Letters.
Rau y el investigador posdoctoral Jian Li usaron un microscopio iónico de barrido único en su género para crear primero y medir después discos circulares ultrafinos de cobalto magnético blando. Su objetivo era atrapar y crear una imagen de un vórtice magnético aislado, una estructura tipo cono que se crea en el campo magnético del disco cuando todos los momentos magnéticos de los átomos del disco se alinean en círculos concéntricos uniformes. Sin embargo, hacia el núcleo del disco, los momentos magnéticos apuntan más y más fuera del plano del disco, como un cono arremolinándose. Si el vórtice gira hacia la derecha, el cono apunta hacia arriba, y si el vórtice gira hacia la izquierda, el cono apunta hacia abajo.
En la búsqueda del tamaño de disco adecuado para crear el fenómeno, Rau y Li usaron películas delgadas de cobalto - alrededor del espesor de la membrana celular. Hicieron discos con diámetros tan grandes como 38 micras – aproximadamente la mitad del ancho de un cabello humano – y tan pequeños como una micra – más o menos el tamaño de una bacteria. El vórtice aislado se encontró en discos que medían seis micras de diámetro, algo más pequeños que un glóbulo rojo de la sangre.
"La mayoría de la gente está familiarizada con los vórtices: los vemos en las fotos de satélite de los huracanes, en los remolinos y en los desagües de las bañeras - incluso en el famoso cuadro de van Gogh Noche estrellada", declaró Rau. “En nanomagnetismo, sin embargo, los vórtices son bastante difíciles de ver experimentalmente. La mayor parte de las veces, debemos inferir su existencia a partir de otras mediciones”.
“Nuestro microscopio de spin de alta resolución es la excepción aquí”, dijo. “Nos permite describir no sólo el vórtice en su conjunto, sino también la localización detallada y la orientación de millones de momentos magnéticos que combinan fuerzas físicas para crear la estructura global”.
...
Rau dijo que una mejor comprensión de los vórtices magnéticos podría permitir grandes avances en el diseño de nanoestructuras para discos duros de densidad ultraalta, de memorias magnéticas no volátiles de acceso aleatorio y de novedosas compuertas lógicas magnéticas que podrían reemplazar a la volátil lógica de los semiconductores. Comparados con los dispositivos electrónicos habituales, los dispositivos magnéticos serían más rápidos, más pequeños, usarían menos energía, generarían menos calor y no perderían información cuando se desconectasen.
“Imagine si no tuviese que volver a cargar su ordenador nunca más”, declaró Rau.
En una investigación pionera que podría conducir a una nueva generación de discos duros capaces de almacenar miles de películas por pulgada cuadrada, físicos de la Rice University han decodificado la estructura tridimensional de un vórtice magnético tipo tornado no mayor que un glóbulo rojo sanguíneo.
“Comprender los matices y funciones de los vórtices magnéticos va a ser probablemente una clave para crear los dispositivos de almacenamiento magnético de la siguiente generación”, dijo el investigador principal Carl Rau, catedrático de física y astronomía. “Está ampliamente aceptado que esta tecnología permitirá densidades de almacenamiento del orden de terabits por pulgada cuadrada, y nuestro grupo está igualmente entusiasmado con el potencial para procesadores magnéticos y para RAM magnética de alta velocidad”.
Los hallazgos están disponibles en línea y está previsto que aparezcan en un próximo número de Physical Review Letters.
Rau y el investigador posdoctoral Jian Li usaron un microscopio iónico de barrido único en su género para crear primero y medir después discos circulares ultrafinos de cobalto magnético blando. Su objetivo era atrapar y crear una imagen de un vórtice magnético aislado, una estructura tipo cono que se crea en el campo magnético del disco cuando todos los momentos magnéticos de los átomos del disco se alinean en círculos concéntricos uniformes. Sin embargo, hacia el núcleo del disco, los momentos magnéticos apuntan más y más fuera del plano del disco, como un cono arremolinándose. Si el vórtice gira hacia la derecha, el cono apunta hacia arriba, y si el vórtice gira hacia la izquierda, el cono apunta hacia abajo.
En la búsqueda del tamaño de disco adecuado para crear el fenómeno, Rau y Li usaron películas delgadas de cobalto - alrededor del espesor de la membrana celular. Hicieron discos con diámetros tan grandes como 38 micras – aproximadamente la mitad del ancho de un cabello humano – y tan pequeños como una micra – más o menos el tamaño de una bacteria. El vórtice aislado se encontró en discos que medían seis micras de diámetro, algo más pequeños que un glóbulo rojo de la sangre.
"La mayoría de la gente está familiarizada con los vórtices: los vemos en las fotos de satélite de los huracanes, en los remolinos y en los desagües de las bañeras - incluso en el famoso cuadro de van Gogh Noche estrellada", declaró Rau. “En nanomagnetismo, sin embargo, los vórtices son bastante difíciles de ver experimentalmente. La mayor parte de las veces, debemos inferir su existencia a partir de otras mediciones”.
“Nuestro microscopio de spin de alta resolución es la excepción aquí”, dijo. “Nos permite describir no sólo el vórtice en su conjunto, sino también la localización detallada y la orientación de millones de momentos magnéticos que combinan fuerzas físicas para crear la estructura global”.
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Rau dijo que una mejor comprensión de los vórtices magnéticos podría permitir grandes avances en el diseño de nanoestructuras para discos duros de densidad ultraalta, de memorias magnéticas no volátiles de acceso aleatorio y de novedosas compuertas lógicas magnéticas que podrían reemplazar a la volátil lógica de los semiconductores. Comparados con los dispositivos electrónicos habituales, los dispositivos magnéticos serían más rápidos, más pequeños, usarían menos energía, generarían menos calor y no perderían información cuando se desconectasen.
“Imagine si no tuviese que volver a cargar su ordenador nunca más”, declaró Rau.
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