En 2022 unos físicos descubrieron los altermagnets o alterimanes, un tercer tipo de magnetismo que de algún modo combina las mejores cualidades de los otros dos tipos de magnetismo que ya se conocían. Estos singulares magnetos son difíciles de identificar, pero una nueva propuesta que usa sensores cuánticos podría facilitar las cosas.
En un trabajo reciente que se publicó en Physical Review Letters, los físicos describen una técnica teórica que rastrea la presencia de un altermagnet observando cómo afecta a los diminutos defectos magnéticos del diamante. Se sabe que los altermagnets tienen patrones de espín diferentes que pueden revelar la velocidad a la que se relajan los defectos del diamante después de su rotación. Si las teorías actuales están en lo correcto, los alterimanes podrían “revolucionar por completo la forma en que transportamos la información”, declaró Jamir Marino, coautor del trabajo y físico de la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo.
Pero ante todo habrá que ver si alguno de los más de 200 materiales de los que se sospecha que son alterimanes se comporta como se predice, añade el equipo en sus declaraciones. Marino señaló que “podría constituir el primer bloque de construcción de una nueva generación de experimentos que determinen si un material es un altermagnet”.
Los espines de un imán
El equipo incluye a investigadores que participaron del descubrimiento original de los altermagnets o alterimanes. Según sus declaraciones, antes de este hallazgo los investigadores creían que había dos tipos de magnetismo: ferroimanes y antiferroimanes. Los primeros son los imanes “clásicos” como los que se pegan en la puerta del refrigerador, y los últimos hacen referencia a materiales que exhiben en el nivel de los átomos un magnetismo complejo.
La principal diferencia entre los distintos tipos de magnetismo tiene que ver con los patrones de la organización de los átomos y sus espines de electrones. En los ferroimanes los espines de electrones vecinos se alinean en la misma dirección. Por otra parte, en los antiferroimanes apuntarán en direcciones opuestas. Aunque resulta más fácil de controlar el primer tipo de magnetismo, el segundo es más prometedor en términos de almacenamiento y procesamiento con bajo consumo de energía, según explicaron los investigadores.
Los altermagnets son una mezcla de ambos ya que los electrones se cancelan entre sí como sucede en los antiferroimanes, pero su estructura atómica en general hace que se comporten como ferroimanes. Según Marino, eso significa que los altermagnets o alterimanes “combinan la conducta de rápidos cambios de los antiferroimanes con las propiedades electrónicas de más fácil control de los ferroimanes”.
El seguimiento de una onda
El “detector” de altermagnets o alterimanes usa espectroscopía de ruido cuántico. El diseño del detector incluye la introducción de un diminuto defecto magnético en el diamante, creado con un átomo de nitrógeno y la falta de un átomo vecino de carbono. Son defectos extremadamente sensibles a la conducta magnética.
Si hay un alterimán cerca y los investigadores intentan rotar el espín magnético del defecto, el defecto se relajará más rápido en algunas direcciones y más lento en otras, según explicaron. Su perspectiva es menos invasiva que los métodos existentes para buscar alterimanes, además de que no requiere de equipos gigantes como los aceleradores de partículas.
“No quieres que tu medición perturbe mucho al material que estás estudiando. Tal vez sea más difícil determinar si lo que estás viendo es la conducta natural del material, o conducta causada por el experimento”, explicó Marino.
Hasta ahora, el equipo solo ha confirmado que la técnica podría funcionar mediante simulaciones dinámicas cuánticas avanzadas. Los investigadores tendrán que llevar a cabo ensayos empíricos para ver si el método es confiable para detectar el altermagnetismo, y si lo logran, contarán con una forma más sencilla para encontrar materiales magnéticos con importante potencial tecnológico.
