La búsqueda de paradigmas de computación inteligente de alto rendimiento (big data e inteligencia artificial) y el volumen cada vez mayor de información digital ha llevado a una demanda intensificada de dispositivos electrónicos de próxima generación de alta velocidad y bajo consumo de energía. El mundo « olvidado » de los antiferromagnetos (AFM), una clase de materiales magnéticos, promete el desarrollo futuro de dispositivos electrónicos y complementa las tecnologías espintrónicas basadas en ferromagnéticos actuales.

Los desafíos formidables para el desarrollo de dispositivos espintrónicos funcionales basados ​​en AFM son la manipulación eléctrica de alta velocidad (grabación), la detección (recuperación) y la garantía de la estabilidad de la información registrada, todo en un sistema de material de semiconductores compatible con la industria.

Investigadores de la Universidad de Tohoku, la Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia), ETH Zürich (Suiza) y Diamond Light Source (Reino Unido) demostraron con éxito la conmutación inducida por corriente en una heteroestructura antiferromagnética policristalina metálica con alta estabilidad térmica. Los hallazgos establecidos muestran potencial para las tecnologías de procesamiento y almacenamiento de información.

El grupo de investigación utilizó una heteroestructura metálica de AFM (PtMn) / metal pesado (HM) a base de Mn, atractiva debido a su anisotropía antiferromagnética significativa y su compatibilidad con la electrónica basada en silicio PtMn. El registro eléctrico de los estados de resistencia (1 o 0) se obtuvo mediante la interacción espín-órbita de la capa HM; una corriente de carga en el HM adyacente dio como resultado pares de giro en órbita que actúan sobre el AFM, lo que lleva a un cambio en el nivel de resistencia hasta un régimen de microsegundos.

« Curiosamente, el grado de conmutación es controlable por la fuerza de la corriente en la capa HM y muestra capacidades de retención de datos a largo plazo », dijo Samik DuttaGupta, autor correspondiente del estudio. « Los resultados experimentales de las mediciones eléctricas se complementaron con una imagen de rayos X magnéticos, lo que ayudó a aclarar la naturaleza reversible de la dinámica de conmutación localizada dentro de los dominios AFM de tamaño nm ».

Los resultados son la primera demostración de la conmutación inducida por corriente de un AFM compatible con la industria hasta el régimen de microsegundos dentro del campo de la espintrónica antiferromagnética metálica. Se espera que estos hallazgos inicien nuevas vías de investigación y alienten más investigaciones hacia la realización de dispositivos funcionales que utilicen AFM metálicos para tecnologías de almacenamiento y procesamiento de información.