Nuevas tecnologías

Skyrmions: Las nanoestructuras magnéticas del futuro

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Un equipo de investigadores estadounidenses ha creado el grupo más pequeño de skyrmions. Los skyrmions son nanoestructuras magnéticas que llevarán la densidad de memoria a sus límites. Para escribir y leer información, las computadoras convencionales usan recuerdos que se basan en materiales magnéticos. Aunque se acerca a sus límites, la tecnología de décadas de memoria magnética aún no está muerta.

Físicos e informáticos han estado trabajando para mejorar aún más la densidad de almacenamiento de las memorias magnéticas para fabricar componentes electrónicos pequeños y eficientes desde el punto de vista energético.

Qué son los skyrmions o vórtices magnéticos

Una de las rutas más exploradas en este sentido es lo que se llama «vórtices magnéticos», también conocidos como skyrmions.

Los skyrmions magnéticos, son la última frontera de la miniaturización de la memoria

los «Skyrmions» son estructuras a nanoescala que se forman en materiales magnéticos, tomando la forma de un vórtice, de ahí el nombre «vórtice magnético».

Además de los materiales ferromagnéticos, los skyrmions también tienden a aparecer en otros materiales y en estados exóticos de la materia como los “Condensados” de Bose-Einstein. Se consideran como «cuasipartículas» porque solo existen dentro de un estado magnético.

Para qué sirven los skyrmions

Formados por los giros giratorios de los átomos magnéticos, estas burbujas 2D en movimiento pueden almacenar bits de información con alta densidad.  Mientras, consumen una fracción de la energía en comparación con los discos duros actuales. Tienen el potencial de proporcionar el marco para la futura tecnología de almacenamiento de datos magnéticos.

El físico británico Tony Skyrme propuso el concepto de skyrmions en la década de 1960. Pero solo se demostró experimentalmente hace una década. En 2009, un equipo de investigadores alemanes los detectó por primera vez.

Desde entonces, los físicos intensificaron la investigación en torno a los fenómenos skyrmion, tratando de lograr la capacidad de generar y controlar vórtices magnéticos. Los investigadores han logrado llegar a la escala sub-100 nanómetros y crear skyrmions de 50 nanómetros de ancho y más grandes.

Reducción de skyrmions más allá del límite

Ahora, un equipo de físicos dirigido por investigadores de la Universidad de Nebraska-Lincoln ha miniaturizado aún más. Ha creado uno que es de unos pocos nanómetros de ancho. Con 13 nanómetros de diámetro, este skyrmion increíblemente pequeño. Tiene el mismo ancho que cinco hebras de ADN humano apiladas juntas (el ADN tiene 2,5 nanómetros de grosor).

Esta escala, que «parece ser del tamaño más pequeño posible en el material», allana el camino hacia la memoria magnética de próxima generación.

«Una de las mayores limitaciones [de skyrmions] ha sido el diámetro de estas cosas. Este descubrimiento es un paso importante para explotarlos en aplicaciones del mundo real «, dijo David Sellmyer de Nebraska, co-líder del estudio.

Por qué necesistamos memoria digital basada en skyrmion

En cuanto a por qué necesitamos memoria digital basada en skyrmion, Sellmyer agregó:

«Lugares en todo el mundo están construyendo estos sitios de almacenamiento en la nube. La cantidad de información que se está almacenando y la energía consumida por estos centros de datos se está volviendo tan alta que prácticamente tiene que imaginarse una planta de energía junto a ellos. Entonces necesitamos almacenamiento de datos más rápido y mucho más barato».

Sin embargo, hay una trampa. Este skyrmion de 13 nm que crearon comienza a perder algunas de sus propiedades a medida que las temperaturas superan los -382 grados Fahrenheit.

Un umbral tan extremadamente bajo evitará que los skyrmions entren en la escala industrial. El equipo ahora tiene que hacer frente al difícil desafío de crear skyrmions en este rango nano pero a temperatura ambiente, ya sea reelaborando su proceso de fabricación y / o explorando otras nanopartículas magnéticas.

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