¿La ciencia ha encontrado un nuevo tipo de magnetismo?

Todos, en menor o mayor medida, estamos familiarizados con los efectos del magnetismo. Ciertos materiales (como el hierro y el níquel) reciben el nombre de “ferromagnéticos” e interactúan fuertemente con los campos magnéticos externos a la vez que generan un campo magnético propio, siendo este fenómeno el que permite que los polos de los imanes se traigan o se repulsen. Pero, si bien muchos podíamos pensar que ya estaba todo dicho en este campo, la ciencia está aquí para volver a sorprendernos.

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Tal y como recoge la revista Physics, los teóricos dieron nombre en 2022 a una nueva clase de orden magnético: el “altermagnetismo”. Los materiales que presentan este fenómeno no tienen magnetización neta y su estructura electrónica se divide en bandas de espín ascendente y descendente, lo que les confiere propiedades tanto de antiferromagnéticos como de ferromagnéticos.

A pesar de los grandes esfuerzos realizados, hasta ahora no se habían encontrado evidencias sólidas de la existencia de materiales altermagnéticos. Sí, hasta ahora, ya que Changyoung Kim, un investigador de la Universidad Nacional de Seúl (Corea del Sur), y sus compañeros acaban de encontrarlas. Los investigadores afirman que las propiedades distintivas de los altermagnetos podrían ser útiles para la electrónica basada en espines.

El grupo de investigadores coreanos estudió el telururo de manganeso, un semiconductor del que se esperaba que mostrara altermagnetismo. Los teóricos preveían una gran separación entre las bandas de espín ascendente y descendente en la estructura de bandas electrónicas del material, por lo que la división del espín podría ser más fácil de observar en este material que en otros.

Pero la estructura cristalina tridimensional del telururo de manganeso ha sido problemática para el método convencional de este tipo de mediciones. Una de las razones de esta dificultad es que la técnica, conocida como espectroscopia de fotoemisión de ángulo resuelto (ARPES), suele ser sensible únicamente a la estructura de bandas en la superficie de un material y no en la masa. El equipo superó este problema aplicando ARPES a películas finas de telururo de manganeso en vez de a bloques gruesos.

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Los investigadores descubrieron que, por debajo de 267 K, las películas de telururo de manganeso presentaban una magnetización neta nula y una estructura de bandas con división de espín, lo que, según ellos, constituye una prueba convincente de la existencia de altermagnetismo en el material. Tras este descubrimiento, el equipo tiene previsto caracterizar por completo la estructura de bandas mediante una variación de la técnica ARPES denominada ARPES de espín resuelto.