Un nuevo método permite a los investigadores analizar nanoestructuras magnéticas con alta resolución. Fue desarrollado por investigadores de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) y del Instituto Max Planck de Física de Microestructuras en Halle. El nuevo método alcanza una resolución de unos 70 nanómetros, mientras que los microscopios ópticos típicos tienen una resolución de sólo 500 nanómetros. Este resultado es importante para el desarrollo de nuevas tecnologías de almacenamiento energéticamente eficientes basadas en la electrónica de espín. El equipo informa sobre su investigación en el número actual de la revista. ACS Nano.
Los microscopios ópticos comunes están limitados por la longitud de onda de la luz y no pueden resolver detalles por debajo de unos 500 nanómetros. El nuevo método supera esta limitación mediante el uso del efecto Nernst anómalo (ANE) y una punta metálica a nanoescala. ANE produce un voltaje eléctrico a través de un metal magnético que es perpendicular a los gradientes de magnetización y temperatura. “Un rayo láser se enfoca en la punta de un microscopio de fuerza y crea así un gradiente de temperatura en la superficie de la muestra que se limita espacialmente a la nanoescala”, dijo George Woltersdorf, profesor del Instituto de Física de la MLU. “La punta de metal actúa como una antena y enfoca el campo electromagnético en una pequeña área debajo de su punta”. Esto permite mediciones de ANE con una resolución mucho mejor que la microscopía óptica convencional. Las imágenes microscópicas publicadas por el equipo de investigación alcanzan una resolución de unos 70 nanómetros.
Estudios anteriores sólo han investigado la polarización magnética en el plano de muestra. Sin embargo, según el equipo de investigación, los gradientes de temperatura en el plano también son importantes y esto permite investigar la polarización fuera del plano mediante mediciones ANE. Para cerrar esta brecha y demostrar la confiabilidad del método ANE para visualizar estructuras magnéticas a escala nanométrica, los investigadores utilizaron una estructura de vórtice magnético.
Una ventaja especial de la nueva tecnología es que también funciona con materiales antiferromagnéticos quirales. “Nuestros resultados son importantes para la obtención de imágenes termoeléctricas de materiales espintrónicos. Ya lo hemos demostrado con antiferromagnetos quirales”, afirma Wolterdorf. “Nuestro método tiene dos ventajas: por un lado, hemos mejorado enormemente la resolución espacial de la estructura magnética, más allá de las posibilidades de los métodos ópticos. En segundo lugar, también se puede aplicar a sistemas antiferromagnéticos quirales, lo que beneficiará directamente a nuestro diseño. Grupo de Excelencia ‘Centro de Electrónica Quiral’ ”, dijo Woltersdorf Junto con la Freie Universität Berlin, la Universidad de Ratisbona y el Instituto Max Planck de Física de Microestructuras de Halle, la MLU solicita financiación en el marco de la Estrategia de Excelencia. La investigación tiene como objetivo sentar las bases de nuevos conceptos para la electrónica del futuro.
El trabajo fue financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG) como parte del Centro de Investigación Colaborativa / Transregio (CRC TRR) 227, Proyecto-1D 328545488.