Los físicos descubren nuevo efecto magnetoeléctrico

Un material especial fue investigado por la que, a primera vista, podría esperarse ningún efecto magneto en absoluto. Pero cuidadosos experimentos han demostrado que el efecto se puede observar en este material, sólo funciona de forma completamente diferente de lo habitual. Se puede controlar de una manera muy sensible: Incluso pequeños cambios en la dirección del campo magnético pueden cambiar las propiedades eléctricas del material a un estado completamente diferente.

Simetría controla el acoplamiento

"Si las propiedades eléctricas y magnéticas de un cristal están acoplados o no depende de la simetría interna del cristal", dice el profesor Andrei Pimenov del Instituto de Física del Estado Sólido en la Universidad Técnica de Viena. "Si el cristal tiene un alto grado de simetría, por ejemplo, si un lado del cristal es exactamente la imagen especular de la otra cara, a continuación, por razones teóricas no puede haber ningún efecto magnetoeléctrico."

Esto se aplica al cristal, que ahora ha sido examinado en detalle, una denominada langasite hecha de lantano, galio, silicio y oxígeno, dopado con átomos de holmio. "La estructura cristalina es tan simétrica que en realidad no debería permitir ningún efecto magneto. Y en el caso de campos magnéticos débiles desde luego no hay acoplamiento en absoluto con las propiedades eléctricas del cristal", dice Andrei Pimenov. "Pero si aumentamos la intensidad del campo magnético, algo extraordinario sucede: Los átomos de holmio cambian su estado cuántico y ganamos un momento magnético esto rompe la simetría interna del cristal.".

Desde un punto de vista puramente geométrica, el cristal es aún simétrica, pero el magnetismo de los átomos tiene que ser tenido en cuenta también, y esto es lo que rompe la simetría. Por lo tanto la polarización eléctrica del cristal se puede cambiar con un campo magnético. "La polarización es cuando las cargas positivas y negativas en el cristal son desplazados un poco, con respecto a la otra," explica Pimenov. "Esto sería fácil de lograr con un campo eléctrico, pero debido al efecto magneto, esto también es posible el uso de un campo magnético."

No es la fuerza, que es la dirección

Cuanto más fuerte sea el campo magnético, más fuerte será su efecto sobre la polarización eléctrica. "La relación entre la polarización y la intensidad del campo magnético es aproximadamente lineal, que es nada raro", dice Andrei Pimenov. "Lo que es notable, sin embargo, es que la relación entre la polarización y la dirección del campo magnético es fuertemente no lineal. Si cambia la dirección del campo magnético de un poco, la polarización puede inclinar completamente terminado. Se trata de un nuevo formar del efecto magnetoeléctrico, que no se conocía antes de ". Por lo que una pequeña rotación puede decidir si el campo magnético puede cambiar la polarización eléctrica del cristal o no.

Posibilidad de nuevas tecnologías de almacenamiento

"El efecto magneto desempeñará un papel cada vez más importante para diversas aplicaciones tecnológicas", dice Andrei Pimenov. "En un siguiente paso, vamos a tratar de cambiar las propiedades magnéticas con un campo eléctrico en lugar de cambiar las propiedades eléctricas con un campo magnético. En principio, esto debería ser posible exactamente de la misma manera."

Si esto tiene éxito, sería una nueva forma prometedora para almacenar datos en los sólidos. "En las memorias magnéticas, tales como discos duros de los ordenadores, los campos magnéticos son necesarios hoy en día," explica Pimenov. "Ellos se generan con las bobinas magnéticas, lo que requiere una cantidad relativamente grande de energía y tiempo. Si hubiera una manera directa para cambiar las propiedades magnéticas de una memoria de estado sólido con un campo eléctrico, esto sería un gran avance."