La luz láser controla el magnetismo sin depender del calor

Un bit en un disco duro es una porción de magnetización, y invertirlo equivale a girar una minúscula aguja de brújula. Ahora, un equipo de la Universidad de Illinois ha demostrado que los pulsos láser pueden dirigir esa magnetización en billonésimas de segundo, en un semiconductor ferromagnético llamado telururo de cromo y germanio, o CGT.

Cambiar la magnetización de un material ha requerido, por lo general, aplicar un campo magnético externo, que reorienta los dipolos magnéticos de la misma forma en que el campo terrestre hace girar una brújula. El exalumno de doctorado de Illinois Yinchuan Lv, hoy investigador posdoctoral en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, afirma que esos métodos se enfrentan a límites prácticos en la velocidad de conmutación. La luz parece la alternativa evidente, pero el profesor Fahad Mahmood señala que muchas técnicas ópticas se basan en calentar el material o necesitan condiciones específicas, como la luz polarizada circularmente.

El campo eléctrico de la luz actúa sobre todo en los electrones a través de su carga eléctrica, no directamente sobre la magnetización. En el CGT, las interacciones espín-órbita vinculan el espín de cada electrón con su movimiento orbital, lo que da a la luz un camino hacia el orden magnético. El inconveniente es que el CGT es centrosimétrico: sus átomos están dispuestos de forma simétrica alrededor de un punto central, lo que impide el acoplamiento más sencillo entre la luz y la magnetización. Por ello, el equipo esperaba una respuesta débil.

Los investigadores utilizaron espectroscopia de emisión, un método que bombardea un material con pulsos láser y luego registra la luz que devuelve. Con pulsos de infrarrojo cercano polarizados linealmente, la muestra de CGT emitió luz en el rango de los terahercios, un intervalo de frecuencias situado entre las microondas y el infrarrojo. Cuando la luz incidía de frente, la emisión trazaba un patrón de cuatro pétalos al variar el ángulo de polarización, y de dos pétalos cuando el haz llegaba inclinado. Lo más llamativo es que la señal aumentaba al subir la temperatura de la muestra, lo contrario de lo que haría normalmente una señal magnética. El equipo de Mahmood concluye que la magnetización del CGT es muy probablemente la fuente de la emisión.

De momento, el cambio interesa a los investigadores. El estudio no ofrece ningún dispositivo, plazo ni coste, y describe una medición de laboratorio que todavía debe reproducirse en otras condiciones. Lo que aporta es una vía abierta: una respuesta magnética que no depende del calentamiento, en un material del que no se esperaba. En el almacenamiento de datos, esa es la pregunta que el campo tendrá que responder a continuación.