Control inalámbrico del magnetismo en materiales multiferroicos artificiales mediante luz visible para dispositivos magneto-ópticos de próxima generación

El control del magnetismo inducido por luz es una tecnología prometedora para la implementación de nuevos dispositivos magnetoelectrónicos, ya que es un método de actuación sin contacto que conlleva una disipación de energía ultrabaja. Desafortunadamente, el control determinista y reversible de las propiedades magnéticas utilizando luz ha demostrado ser un desafío y, hasta ahora, se ha restringido a unos pocos materiales específicos con viabilidad comercial aún limitada. Por esta razón, la comunidad científica ha dirigido su atención a los materiales multiferroicos, que son muy atractivos debido a sus propiedades magnetoelásticas y magnetoeléctricas. Los multiferroicos permiten el control de las propiedades magnéticas mediante campos eléctricos aplicados externamente. Sin embargo, el circuito necesario para aplicar campos eléctricos dificulta los avances tecnológicos en esta área, ya que a menudo se requieren métodos de control eficientes y no invasivos para los dispositivos nanoelectrónicos de próxima generación.

En este contexto, investigadores del grupo CEMAD han demostrado que es posible modular de forma reversible el magnetismo en heteroestructuras multiferroicas artificiales utilizando luz visible de baja intensidad a temperatura ambiente, lo cual es viable gracias a la existencia de paredes de dominio cargadas eléctricamente y altamente orientadas en un cristal ferroeléctrico dispuesto en arreglos de dominios ferroeléctricos alternos en plano y fuera de plano. La actuación de la luz produce una tensión compresiva neta a lo largo de la dirección de las franjas causada por el cambio de dominio ferroeléctrico, lo que lleva a una reorientación de 90 grados del eje fácil magnético. Como resultado, se observan cambios importantes en los valores de coercitividad y en el índice de cuadratura de los bucles de histéresis, los cuales pueden ser modulados variando la intensidad de la luz. Estos resultados abren un nuevo camino para lograr el tan esperado control de las propiedades magnéticas inducido por luz a temperatura ambiente, lo que permitirá el desarrollo de dispositivos microelectrónicos inalámbricos de bajo consumo energético, con aplicabilidad en áreas tecnológicas de amplio alcance, como la inteligencia artificial (IA) y el internet de las cosas (IoT).

Publicaciones relacionadas:

• Reversible optical control of magnetism in engineered artificial multiferroics. Nanoscale 16, 4900 (2024)

• Concomitant light-reversible magnetic response in multiferroic oxide heterostructures for multiphysics applications. ACS Applied Materials & Interfaces 16, 19866 (2024)