Investigadores de la Universidad de Tohoku, la Universidad de Manchester y la Universidad de Osaka han logrado un avance significativo en el ámbito de la tecnología de la información quiral, un campo que promete revolucionar el almacenamiento de datos en dispositivos electrónicos del futuro. Este hallazgo ha sido publicado en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Chirality y su Potencial en el Almacenamiento de Datos
La quiralidad es una propiedad de ciertos materiales que se manifiesta en la no identidad de su imagen especular; es decir, un objeto quiral no se puede superponer con su reflejo, como es el caso de nuestras manos. Esta característica permite la existencia de dos estados distintos que, según los investigadores, podrían utilizarse para almacenar información digital, de manera análoga a los estados «0» y «1» en la computación convencional.
Alex Hiro Mayo, de la Universidad de Tohoku, destaca que «entre los diversos materiales, los helimagnéticos son particularmente interesantes porque exhiben quiralidad a través de su estructura magnética». Sin embargo, uno de los principales retos en el uso de estos materiales para el almacenamiento de información es la dificultad de leer su quiralidad de manera efectiva.
Una posible solución radica en un efecto poco común denominado transporte electrónico no recíproco, donde la corriente eléctrica fluye más fácilmente en una dirección que en la contraria. Este flujo eléctrico unidireccional, conocido como rectificación, refleja directamente la quiralidad del material y podría servir como un medio para «leer» información magnética. Mayo explica que «si logramos utilizar la quiralidad para almacenar datos de manera precisa, estaríamos ante una nueva era para los dispositivos de almacenamiento de información».
A pesar de estos avances, el mecanismo microscópico detrás de este efecto de rectificación en los imanes quirales aún no se comprende completamente, lo que subraya la importancia de desentrañar este fenómeno para establecer principios de diseño de materiales que permitan una detección eficiente de la quiralidad y un rendimiento de lectura mejorado.
Investigación sobre α-EuP3
Este proyecto de investigación colaborativa se centra en un material cuántico único: α-EuP3, un semimetal helimagnético donde los momentos magnéticos locales de los átomos de europio crean una textura magnética quiral. A través de un control cuidadoso de la estructura magnética mediante campos magnéticos externos, los investigadores manipularon el comportamiento electrónico del material para revelar los orígenes microscópicos del transporte no recíproco.
A diferencia de los metales convencionales, que presentan estructuras de bandas electrónicas complejas que dictan cómo fluyen los electrones, α-EuP3 posee un paisaje electrónico más simple, lo que lo convierte en una plataforma ideal para desvelar la relación directa entre magnetismo y transporte electrónico. Al alterar el estado magnético del material entre fases quirales y acirales, los científicos observaron un fuerte efecto de rectificación en la fase quiral, que desapareció por completo cuando el estado magnético se convirtió en aciral.
Combinando resultados experimentales con cálculos teóricos, se demostró que el «torsión magnética» en la fase quiral induce directamente una asimetría en la banda electrónica, lo que a su vez desencadena un flujo eléctrico unidireccional. Este trabajo proporciona una comprensión crucial a nivel microscópico de cómo la quiralidad magnética gobierna el transporte electrónico, ofreciendo perspectivas clave para el diseño de nuevos materiales cuánticos funcionales y habilitando futuras aplicaciones en el almacenamiento de información quiral y dispositivos electrónicos de próxima generación.
