Desarrollado un método para activar y desactivar el magnetismo con iones de nitrógeno
El proceso es más rápido en el movimiento de iones y requiere menores voltajes frente al uso de la magnetoiónica de iones de oxígeno, esta nueva técnica es una alternativa para mejorar la eficiencia energética de los dispositivos.
12 de Diciembre de 2020
En el interior de los dispositivos electrónicos que se utilizan habitualmente hay multitud de piezas magnéticas que sirven para almacenar datos. El cambio de polaridad de una pieza magnética, es decir cambiar donde está el polo norte y el polo sur de tales piezas y cómo esto afecta a las piezas cercanas —repulsión o atracción— permite almacenar información en un ordenador.
El cambio de polaridad de las piezas magnéticas se ha realizado de forma tradicional haciendo pasar corriente eléctrica por la pieza, siempre con el inconveniente de que tal proceso calienta la pieza y se disipa parte de la energía eléctrica utilizada sin que pueda ser aprovechada. Actualmente se están desarrollando varias alternativas dentro del campo de investigación del magnetismo controlado por voltaje, en particular, son prometedoras las técnicas en las que las propiedades magnéticas de la pieza se modifican moviendo átomos no magnéticos dentro y fuera del material mediante voltaje, es la llamada magnetoiónica.
En la técnica de la magnetoiónica se tienen estructuras en capas de electrolitos alrededor de un material ferromagnético, como el cobalto o el hierro. Dependiendo de la polaridad del voltaje, los electrolitos aceptan o donan iones de oxígeno actuando como depósito de iones. De esta forma se puede controlar la polaridad magnética de las capas que se depositan. Los inconvenientes que tiene esta técnica es que a temperatura ambiente la respuesta iónica es lenta, del orden de microsegundos, y el número de veces que se puede realizar es limitado, ya que se producen cambios estructurales en el material usado.
Créditos: J. De Rojas et al. Nature Communications.
Un equipo de investigadores liderado por la Universidad Autónoma de Barcelona junto la Universidad de Grenoble, el HZDR de Dresde, el Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC) han conseguido llevar a cabo el proceso de magnetiónica en metales que contienen nitrógeno
En el procedimiento desarrollado por los investigadores se ha utilizado nitruto de cobalto, material que por sí mismo no es magnético. Al aplicarse voltaje a la pieza se consigue extraer los iones de nitrógeno del material, la estructura que queda es rica en cobalto y sí tiene propiedades magnéticas. Cuando se realiza el proceso en sentido contrario, se introducen de nuevo los iones de nitrógeno en el material, y por tanto deja de ser magnético. Este método en comparación con la magnetoiónica de iones de oxígeno requiere un voltaje más bajo y las velocidades de movimiento de los iones son más rápidas. Además, el número de ciclos que se puede llevar a cabo el proceso también es mayor en la magnetoiónica de nitrógeno.
Según las conclusiones de la investigación, los materiales magnetoiónicos de nitrógeno son una alternativa robusta en computación y aplicaciones como sensores electroquímicos y baterías.
Referencia:
J. De Rojas et al. 2020. Voltage-driven motion of nitrogen ions: a new paradigm for magneto-ionics. Nature Communications.
01—03 ENERO. 2021