Los magnones viven más de lo previsto y impulsan la espintrónica

Cuando los espines de los electrones de un material se mueven de forma coordinada, aparecen ondas de espín, cuyas excitaciones cuánticas se llaman magnones. Pueden transportar energía e información sin que los electrones tengan que desplazarse como en un circuito tradicional, lo que los convierte en candidatos interesantes para futuros sistemas de cálculo.

Qué mostró el experimento

El equipo estudió óxido de cobre, un material magnético con fuerte interacción entre el magnetismo y las vibraciones de los átomos. Un pulso láser brevísimo e intenso excitó los electrones, alteró sus espines y generó magnones, todo en femtosegundos. Después, las excitaciones magnéticas interactuaron entre sí y formaron un conjunto de ondas más desordenado, antes de ceder su energía a las vibraciones de la red cristalina, los fonones.

La observación clave está en esa última etapa: la transferencia de energía de los magnones a los fonones solo ocurrió en la escala de los nanosegundos, mucho más tarde de lo esperado para un material con interacciones tan intensas.

Para captar el proceso se combinaron pulsos intensos de rayos X de un láser de electrones libres, mediciones de tipo pump-probe y una nueva aplicación de la dispersión inelástica resonante de rayos X con resolución temporal, junto con dos técnicas conocidas. Así pudieron seguir fenómenos en escalas de tiempo muy distintas.

Según los investigadores, las diferencias entre las relaciones de energía y momento de magnones y fonones limitan la eficiencia de la transferencia. Entender mejor este mecanismo podría ayudar a diseñar materiales con una vida útil de los magnones controlable, útiles en circuitos lógicos de bajo consumo, dispositivos espintrónicos y nuevas arquitecturas de computación.