Avance en la creación de dispositivos espintrónicos eficientes y de alta velocidad
La nueva fuente de rayos X blandos podría utilizarse para muchas aplicaciones en física, química y biología
Investigadores del INRS y socios internacionales han conseguido observar por primera vez el espín dentro de los materiales de tierras raras, utilizando un microscopio ultrarrápido de rayos X de mesa.
Imagen de la dispersión magnética ultrarrápida en ferrimagnetos, posibilitada por una fuente brillante de rayos X blandos basada en el Yb, que fue portada de Optica.
Ella Maru Studio
Compartir información en tiempo real requiere complejas redes de sistemas. Un enfoque prometedor para acelerar los dispositivos de almacenamiento de datos consiste en cambiar la magnetización, o el espín de los electrones, de los materiales magnéticos con pulsos láser ultracortos de femtosegundo. Pero, cómo evoluciona el espín en el nanomundo en escalas de tiempo extremadamente cortas, en una millonésima de milmillonésima de segundo, ha seguido siendo un gran misterio. El equipo del profesor François Légaré, del Institut national de la recherche scientifique (INRS), ha realizado un importante avance en este campo, en colaboración con la Universidad Técnica de Viena (Austria), la instalación nacional francesa de sincrotrón (SOLEIL) y otros socios internacionales. Su trabajo se ha publicado en la revista Optica.
Hasta ahora, los estudios sobre el tema dependen en gran medida de las grandes instalaciones de rayos X de acceso limitado, como los láseres de electrones libres y los sincrotrones. El equipo demuestra, por primera vez, un microscopio ultrarrápido de rayos X blandos de sobremesa para resolver espacio-temporalmente la dinámica de espín 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 podría utilizarse para muchas aplicaciones en física, química y biología.
"Nuestro enfoque proporciona una solución elegante, robusta, rentable y energéticamente escalable para muchos laboratorios. Permite estudiar la dinámica ultrarrápida en estructuras de nanoescala y mesoescala con resoluciones espaciales de nanómetros y temporales de femtosegundos, así como con la especificidad del elemento", afirma el profesor Andrius Baltuska, de la Universidad Técnica de Viena.
Pulsos brillantes de rayos X para observar el giro
Con esta brillante fuente de fotones de rayos X, se han grabado una serie de imágenes instantáneas de las estructuras magnéticas de tierras raras a nanoescala. Exponen claramente el rápido proceso de desmagnetización, y los resultados proporcionan una rica información sobre las propiedades magnéticas que son tan precisas como las obtenidas utilizando instalaciones de rayos X a gran escala.
"El desarrollo de fuentes de rayos X ultrarrápidas de sobremesa es apasionante para las aplicaciones tecnológicas de vanguardia y los campos científicos modernos. Estamos entusiasmados con nuestros resultados, que podrían ser útiles para la investigación futura de la espintrónica, así como para otros campos potenciales", dice el investigador postdoctoral del INRS, el Dr. Guangyu Fan.
"Los sistemas de tierras raras son tendencia en la comunidad por su tamaño nanométrico, su mayor velocidad y su estabilidad topológicamente protegida. La fuente de rayos X es muy atractiva para muchos estudios sobre futuros dispositivos espintrónicos compuestos de tierras raras", afirma Nicolas Jaouen, científico principal de la instalación nacional francesa de sincrotrón.
El profesor Légaré destaca el trabajo de colaboración entre expertos en el desarrollo de fuentes de luz de última generación y la dinámica ultrarrápida en materiales magnéticos a escala nanométrica. "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 pronto estará disponible en la Fuente de Luz Láser Avanzada (ALLS), tendrá muchas aplicaciones futuras para los campos de la física, la química e incluso la biología", afirma.
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