Altermagnetismo: el nuevo tipo de magnetismo que podría cambiar la informática y la tecnología

El magnetismo es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, que se materializa físicamente con en la interacción entre los campos magnéticos y los materiales que los generan. El magnetismo tiene muchas aplicaciones en nuestra vida cotidiana, desde los imanes que usamos para colgar fotos hasta los dispositivos electrónicos que almacenan y procesan información.

Hasta hace poco, se conocían dos tipos principales de magnetismo: el ferromagnetismo y el antiferromagnetismo. En el ferromagnetismo, los átomos o moléculas de un material tienen sus momentos magnéticos, llamados espines, alineados en la misma dirección, creando una magnetización neta. En el antiferromagnetismo, los espines de los átomos o moléculas se alternan en direcciones opuestas, anulando la magnetización neta.

Sin embargo, un equipo internacional de investigadores ha descubierto un tercer tipo de magnetismo, que han llamado altermagnetismo. Este hallazgo, publicado en la revista Nature, supone un avance fundamental en el campo de la física de la materia condensada y abre nuevas posibilidades para el desarrollo de la informática y la tecnología.

El altermagnetismo es un estado magnético persistente en cristales ideales, que se caracteriza por tener una estructura colineal y simétrica, que resulta en una magnetización neta cero. Es decir, es un tipo de magnetismo que no se ve afectado por la presencia de campos magnéticos externos, pero que tiene propiedades magnéticas intrínsecas.

¿Cómo se produce el altermagnetismo?

Los autores explican que en los materiales altermagnéticos, los átomos forman un patrón regular con su espín y su orientación espacial alternando en las regiones magnéticas vecinas en el cristal. Los átomos con momento magnético opuesto están acoplados por una rotación o una simetría de espejo del cristal. La orientación espacial de los átomos magnéticos puede originarse por la influencia de los átomos no magnéticos que los rodean.

Una de las características distintivas de los altermagnéticos es su estructura de bandas electrónicas, que se refiere a la distribución de los niveles de energía de los electrones en un material. Los altermagnéticos presentan una estructura de bandas con una separación de espín específica, que rompe la simetría de inversión temporal (+1/2 y -1/2). Esto significa que la energía de un electrón depende de su espín y de su vector de onda, que es una medida de su momento lineal. La separación de espín altermagnética alterna en el espacio de vectores de onda y forma nodos característicos, que corresponden a diferentes tipos de parámetros de orden +1/2 y -1/2, en lugar de ser +1 y -1 como habitualmente se conocía para otros materiales.

Los investigadores han encontrado evidencia directa de la estructura de bandas altermagnética en dos materiales: el telururo de manganeso (MnTe) y el dióxido de rutenio (RuO2). Estos materiales son muy comunes y abundantes en la naturaleza, lo que sugiere que el altermagnetismo podría estar presente en muchos otros compuestos.

¿Qué implicaciones tiene el descubrimiento del altermagnetismo?

Los autores señalan que este nuevo tipo de magnetismo podría tener aplicaciones en el campo de la espintrónica, que es una rama de la electrónica que utiliza el espín de los electrones como portador de información.

El altermagnetismo podría usarse para fabricar sensores más eficientes y precisos, memorias ultrarrápidas para teléfonos o supercomputadoras, o incluso evitar los errores de la nueva generación de ordenadores cuánticos.

El altermagnetismo es, sin duda, un fenómeno fascinante que nos revela la complejidad y la belleza de la naturaleza. Su estudio nos permitirá comprender mejor las propiedades de la materia y desarrollar nuevas tecnologías que mejoren nuestra calidad de vida.

Crónica: Alberto Carrillo / AFPRESS

Fotografías: Funcmater, Wikipedia