Adéntrate en un mundo oculto tan pequeño que es casi inimaginable: la nanoescala. Imagina un solo mechón de cabello, encógelo un millón de veces y listo. Aquí, los átomos y las moléculas son maestros de obra, creando nuevas propiedades que no han sido descubiertas… hasta ahora.
Los investigadores Deepak Singh y Kirsten Ulrich de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Missouri, junto con su equipo de estudiantes y becarios postdoctorales, hicieron recientemente un descubrimiento revolucionario en la nanoescala: un nuevo tipo de cuasipartícula que se encuentra en todos los materiales magnéticos, independientemente de su asunto. energía o temperatura.
Estas nuevas propiedades revolucionan lo que los investigadores sabían anteriormente sobre el magnetismo, demostrando que no es tan estático como se creía.
“Todos hemos visto burbujas que se forman en agua con gas u otras bebidas carbonatadas”, dijo Ullrich, el distinguido profesor de física y astronomía de los curadores. “Las cuasipartículas son como burbujas y descubrimos que pueden moverse libremente a velocidades extraordinariamente rápidas”.
El descubrimiento podría ayudar a desarrollar una nueva generación de productos electrónicos que sean más rápidos, más inteligentes y más eficientes energéticamente. Pero primero, los científicos deben determinar cómo podría funcionar este hallazgo en esos procesos.
Un campo científico que podría beneficiarse directamente de los descubrimientos de los investigadores es la espintrónica o “electrónica del espín”. Mientras que la electrónica tradicional utiliza la carga eléctrica de los electrones para almacenar y procesar información, la espintrónica utiliza el espín natural de los electrones, una propiedad intrínsecamente ligada a la naturaleza cuántica de los electrones, dijo Ulrich.
Por ejemplo, la batería de un teléfono celular alimentada por espintrónica puede durar cientos de horas con una sola carga, dijo Singh, profesor asociado de física y astronomía que se especializa en espintrónica.
“La naturaleza del espín de estos electrones es responsable del fenómeno magnético”, dijo Singh. “Los electrones tienen dos propiedades: una carga y un espín. Entonces, en lugar de usar una carga convencional, usamos la propiedad de rotación o giro. Es más eficiente porque el espín disipa mucha menos energía que la carga”.
El equipo de Singh, incluido el ex estudiante graduado Jiason Guo, llevó a cabo los experimentos, utilizando los años de experiencia de Singh con materiales magnéticos para refinar sus propiedades. El equipo de Ulrich, junto con el investigador postdoctoral Daniel Hill, analizó los resultados de Singh y desarrolló modelos para explicar el comportamiento único que estaban observando bajo el potente espectrómetro ubicado en el Laboratorio Nacional Oak Ridge.
El estudio actual se basa en la investigación anterior del equipo, que fue publicada comunicación de la naturalezadonde informaron por primera vez este comportamiento dinámico a nivel de nanoescala.
Se publica “Dinámica topológica emergente de cuasipartículas en nanoimanes estrechos” Estudios de revisión física.Una revista de la Sociedad Estadounidense de Física. Este trabajo fue apoyado por subvenciones de la Oficina de Ciencias, Ciencias Energéticas Básicas del Departamento de Energía de EE. UU. (DE-SC0014461 y DE-SC0019109). El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente las opiniones oficiales de las agencias de financiación.
Guo, que ahora es becario postdoctoral en el Laboratorio Nacional Oak Ridge, y Hill son el primer y segundo autor del estudio. A los investigadores de Mizzou se unieron los científicos de Oak Ridge Valeria Lauter, Laura Stingasiu y Pior Zolniarkuk.