La necesidad de reducir el consumo energético se ha convertido en una prioridad acuciante a escala mundial en estos tiempos de crisis global de suministros. Una investigación internacional liderada por la Universidad de Oviedo ha permitido desarrollar novedosos imanes que conllevarán un ahorro de energía en la transmisión de información digital. El estudio, dirigido por un equipo científico de la Universidad de Oviedo y del Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN), en colaboración con investigadores de la Universidad de Perugia (Italia), la Universidad Adam Mickiewicz (Polonia) y la Universidad Paris-Saclay (Francia), acaba de ser publicado en la revista ACS Nano, de máximo impacto en su área de conocimiento.

 

Los investigadores Luis Manuel Álvarez Prado y Javier Ignacio Díaz Fernández, ambos del Departamento de Física de la Universidad de Oviedo, explican que, en el actual contexto de emergencia energética mundial, se hace cada más necesario reducir los consumos. "Un alto porcentaje del gasto energético está ligado al almacenamiento y transmisión digital de información y se prevé además un aumento exponencial en los próximos años", explica Álvarez Prado. "Varios equipos científicos –incluido el nuestro-- trabajan en el desarrollo de tecnologías alternativas al transporte de carga eléctrica que permitan evitar las pérdidas de energía ligadas a las corrientes de transmisión y lograr el máximo almacenamiento de información", añade. 

 

Una de las tecnologías alternativas más prometedoras en este campo es la denominada magnónica, que se basa en el transporte de información mediante ondas magnéticas. Los dispositivos magnónicos aportan varias ventajas. Son compatibles con la tecnología del silicio, con lo que no habría que cambiar los modos de producción y, además de tener mucho menor gasto energético que sus primos electrónicos, no pierden sus características con la falta de suministro eléctrico y son fácilmente reprogramables mediante estímulos externos de baja intensidad como campos magnéticos bajos, corrientes eléctricas mínimas o tensiones creadas por pequeños voltajes. "Nuestra contribución ha mostrado un método sencillo y eficaz para conseguir dispositivos magnónicos con funcionalidades similares a las de un diodo --un material que transmite información en un solo sentido una vez fijada una dirección de propagación--, pero cuyas propiedades pueden ser reconfigurables, es decir, se puede elegir el guiado de las ondas magnéticas hacia la izquierda o hacia la derecha a voluntad, según sean los estímulos externos", subraya Díaz Fernández.

 

Los investigadores explican que la posibilidad de seleccionar la dirección de propagación se consigue gracias a poner juntos dos materiales magnéticos distintos solo separados por una capa muy fina no magnética. El primero, hecho de hierro y níquel con un espesor nanométrico: 100 veces más pequeño que un cabello humano, propaga muy bien las ondas magnéticas. El segundo es una aleación de neodimio y cobalto que actúa como un imán muy potente, pero con unas propiedades muy especiales. En lugar de suministrar un campo constante como el de un imán común, ofrece un campo cuya intensidad varía espacialmente con un periodo de unos 150 namometros, inferior a la longitud de onda de la luz visible, lo que permite crear dispositivos de guía de luz minúsculos. 

 

"Nuestro hallazgo resulta muy eficaz por varios motivos: porque es un material de fabricación sencilla, porque requiere un menor gasto energético en su funcionamiento, porque apenas tiene pérdidas eléctricas y porque, al contrario que los transistores electrónicos, no requiere alimentación continua cuando no está operativo", comentan ambos investigadores. "Por otro lado, el nuevo imán supone también un beneficio en términos de ahorro de materiales, ya que los dispositivos que lo empleen o bien serán más pequeños que los actuales o bien podrán realizar solos el trabajo que hasta ahora hacían varios", concluyen.

 

Referencia

Reconfigurable Magnonic Crystals Based on Imprinted Magnetization Textures in Hard and Soft Dipolar-Coupled Bilayers

Krzysztof Szulc, Silvia Tacchi, Aurelio Hierro-Rodríguez, Javier Díaz, Paweł Gruszecki, Piotr Graczyk, Carlos Quirós, Daniel Markó, José Ignacio Martín, María Vélez, David S. Schmool, Giovanni Carlotti, Maciej Krawczyk, and Luis Manuel Álvarez-Prado

ACS Nano 2022 16 (9), 14168-14177

DOI: 10.1021/acsnano.2c04256