Avance hacia dispositivos espintrónicos eficientes y de alta velocidad

El intercambio de información en tiempo real requiere redes complejas de sistemas. Un enfoque prometedor para acelerar los dispositivos de almacenamiento de datos es alternar la magnetización, o espín de electrones, de materiales magnéticos con pulsos láser de femtosegundos ultracortos. Pero cómo evoluciona el espín en el nanomundo en escalas de tiempo extremadamente cortas, en una millonésima de milmillonésima de segundo, sigue siendo un gran misterio. El equipo del profesor François Légaré del Institut national de la recherche scientifique (INRS) ha logrado un gran avance en este campo, en colaboración con TU Wien, Austria, la instalación nacional francesa de sincrotrón (SOLEIL) y otros socios internacionales. Su trabajo fue publicado en la revista óptica.

Hasta ahora, los estudios sobre el tema se han basado en gran medida en grandes instalaciones de rayos X de acceso limitado, como los láseres de electrones libres y sincrotrón. El equipo demuestra, por primera vez, un microscopio ultrarrápido de rayos X blandos de mesa para resolver espaciotemporalmente la dinámica de rotación dentro de los materiales de tierras raras, que son prometedores para los dispositivos espintrónicos.

Esta nueva fuente de rayos X blandos basada en un láser de iterbio de alta energía representa un avance fundamental para el estudio de futuros dispositivos espintrónicos de alta velocidad y eficiencia energética y se puede utilizar para muchas aplicaciones en física, química y biología.

«Nuestro enfoque proporciona una solución elegante robusta, rentable y energéticamente escalable para muchos laboratorios. Permite el estudio de la dinámica ultrarrápida en estructuras de nanoescala y mesoescala con resoluciones espaciales y temporales de femtosegundos, así como la especificidad de los elementos», dice el profesor Andrius Baltuska. , de TU Viena.

Pulsos de rayos X brillantes para observar la rotación

Con esta brillante fuente de fotones de rayos X, se registraron una serie de instantáneas de estructuras magnéticas de tierras raras a nanoescala. Exponen claramente el rápido proceso de desmagnetización y los resultados proporcionan información valiosa sobre las propiedades magnéticas que son tan precisas como las que se obtienen utilizando instalaciones de rayos X a gran escala.

«El desarrollo de fuentes de rayos X de escritorio ultrarrápidas es emocionante para las aplicaciones tecnológicas de vanguardia y los campos modernos de la ciencia. Estamos entusiasmados con nuestros resultados, que pueden ser útiles para investigaciones futuras para espintrónicaasí como otros campos potenciales», dice el investigador postdoctoral del INRS, el Dr. Guangyu Fan.

«Los sistemas de tierras raras están a la vanguardia de la comunidad debido a su tamaño nanométrico, mayor velocidad y estabilidad topológicamente protegida. La fuente de rayos X es muy atractiva para muchos estudios sobre futuros dispositivos espintrónicos compuestos por tierras raras», dice Nicolas Jaouen, senior científico de la instalación nacional francesa de sincrotrón.

El profesor Légaré destaca el trabajo colaborativo entre especialistas en el desarrollo de fuentes de luz de última generación y dinámicas ultrarrápidas en materiales magnéticos a nanoescala. «Teniendo en cuenta la rápida aparición de la tecnología láser de iterbio de alta potencia, este trabajo representa un enorme potencial para las fuentes de rayos X blandos de alto rendimiento. Esta nueva generación de láseres, que estará disponible pronto en Advanced Laser Light Source (ALLS), tiene muchas aplicaciones futuras para los campos de la física, la química e incluso la biología», dice.

Proporcionado por el Institut national de la recherche scientifique – INRS