Almacenar información binaria en un solo átomo es uno de los
objetivos de la espintrónica, el problema es cómo acceder a dicho átomo
para leer y cambiar cada bit. Una cadena unidimensional de átomos, un
nanohilo, podría ser una solución, pero hasta ahora ninguna propuesta es
robusta a la presencia de impurezas e inestabilidades de carga lo que
impide su uso práctico. Nader Zaki (Universidad de Columbia) y sus
colegas han descubierto que en un nanohilo de átomos de cobalto sobre un
substrato de cobre, a muy baja temperatura, los átomos de cobalto son
acoplan en parejas, formando una cadena de dímeros robusta ante
impurezas y capaz de sobrevivir a las inestabilidades de carga. Más aún,
para sorpresa de los propios investigadores, la razón por la que se
forman estos dímeros es la inestabilidad de carga o CDW (
charge-density-wave)
que induce una transición de fase en el nanohilo a un estado
ferromagnético, lo que han demostrado comparando simulaciones por
ordenador y datos experimentales obtenidos mediante un microscopio de
efecto túnel de baja temperatura (LT-STM). La longitud del enlace que
une dos átomos de cobalto en un dímero es de 2,0 ± 0,1 Å, un valor menor
que la distancia entre cada dos átomos de cobre en el substrato, de
2,56 Å, y que la distancia entre dos átomos de cobalto en configuración
triangular sobre el mismo substrato, de 2,50 Å. Los dímeros de cobalto
son magnéticamente independientes entre sí, aunque no están
electrónicamente aislados, por lo que los autores creen que sus
nanohilos de cobalto “dimerizados” podrían permitir el desarrollo de
memorias binarias unidimensionales en las que el espín de cada dímero
almacenaría un bit y su estado se podría controlar aplicando corrientes
eléctricas apropiadas; por supuesto, el desarrollo de estas memorias
espintrónicas a baja temperatura requerirá avances futuros. El artículo
técnico es Nader Zaki (Columbia University) et
al., ”Spin-exchange-induced dimerization of an atomic 1-D system,”
arXiv:1208.0612, Subm. 2 Aug 2012.
Esta imagen del microscopio de efecto túnel (LT-STM) muestra la
interacción de una impureza (una molécula de CO) con la cadena
dimerizada de cobalto. Se observa claramente la inactividad de la cadena
y la gran robustez de estos nanohilos ante la presencia de la
impurezas. La “dimerización” de la cadena ha sido observada a 5 K pero
se mantiene hasta temperaturas tan altas como 81 ± 4 K; los autores
creen que hay una temperatura crítica alrededor de 91 K a partir de la
cual se destruye el efecto y se instabiliza el nanohilo, como muestran
las imágenes de abajo obtenidas mediante una técnica de substracción del
substrato. La física de esta transición de fase todavía no se entiende
en detalle y será objeto de futuros estudios específicos.
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