Capa aislante nanométrica incrementa el transporte de corriente de espines

 

En la microelectrónica moderna, la carga de los electrones se utiliza para transportar información en componentes electrónicos, teléfonos móviles y medios de almacenamiento. El transporte de carga requiere una cantidad relativamente grande de energía y genera calor. La espintrónica, que utiliza el espín del electrón en el procesamiento de la información, podría ofrecer una alternativa de ahorro de energía. El espín es el momento angular intrínseco de los electrones que crea el momento magnético de espín o simplemente espín.

 

La estructura de construcción básica en los dispositivos espintrónicos son las bicapas ferromagnético(FM)/metal pesado donde la magnetización del ferromagnético puede ser conmutada mediante el control de las corrientes de espín generadas en el metal pesado (HM, del inglés heavy metal).

 

Sin embargo, el elemento clave en el transporte del espín de tales dispositivos lo constituye la interfase FM/HM. Investigadores de varias universidades alemanas demostraron que una capa intermedia aislante de MgO con espesor de unos pocos átomos y situada en la interfase de CoFeB como FM y de Ta como HM, mejora la eficiencia del transporte de las corrientes de espín entre las capas. 

 

Los resultados son relevantes para diversas aplicaciones espintrónicas como la emisión de señales en los terahercios (THz). La radiación en los terahercios no solo se aplica en la investigación, sino también en la electrónica de muy alta frecuencia, la medicina, las pruebas de materiales y la tecnología de la comunicación.

 

Los resultados fueron publicados en Nano Letters de la American Chemical Society (ACS)

Multiferroicidad magnetoeléctrica creada mediante el control del acoplamiento espín-fonón por presión negativa

 

Los óxidos con estructura de perovskita exhiben una variedad de funcionalidades fascinantes como superconductividad, magnetismo, ferroelectricidad y multiferroicidad, atribuidas a la interacción entre diferentes grados de libertad intrínsecos como el espín, la carga, el orbital y la red cristalina. Recientemente, la presión negativa relativa al incremento de los parámetros reticulares en tres dimensiones, ha surgido como una poderosa herramienta para adecuar y mejorar las propiedades físicas de los óxidos funcionales conocidos, como los ferroeléctricos y superconductores.

 

Un grupo internacional de investigadores diseñó una metodología que permite el control del acoplamiento espín-fonón mediante presión negativa. Utilizando la presión negativa inducida por tensión tridimensional uniforme en películas epitaxiales de nanocompositos alineados verticalmente de (EuTiO₃)0.5:(MgO)0.5 crecidas por auto-ensamblado sobre SrTiO₃, demostraron la aparición de multiferroicidad con acoplamiento magnetodieléctrico en el EuTiO₃. Probaron que la deformación tridimensional por presión negativa en el EuTiO₃ se establece a través del MgO. La interacción entre espines y fonones se reveló midiendo el efecto magnetodieléctrico e investigando cómo afecta la magnetización a los fonones. Sus resultados coincidieron exactamente con los cálculos teóricos empleando la teoría del funcional de la densidad (DFT). Además, emplearon los cálculos DFT para explorar la física subyacente de las transiciones de fase antiferromagnética-paraeléctrica a ferromagnética-ferroeléctrica, el acoplamiento espín-fonón y su correlación con las presiones negativas. 

 

Este trabajo proporciona una ruta para crear multiferroicidad y acoplamiento magnetoeléctrico en óxidos monofásicos utilizando la metodología de presión negativa.

 

Este trabajo fue publicado en Nature Communications

Efecto de nano-SiO2 y nano-CaCO3 en las propiedades mecánicas estáticas y dinámicas del concreto

 El concreto u hormigón se ha convertido en el material de construcción más común en la historia humana porque es conveniente, económico y práctico. Teniendo en cuenta la seguridad y fiabilidad de las estructuras de concreto, es necesario adaptarlas a condiciones cada vez más severas mediante las modificaciones adecuadas, incluso con la ayuda de nanomateriales. 

En este trabajo, se estudia el efecto de la adición de nanomateriales como nano-SiO₂ (NS) y nano-CaCO₃(NC) en las propiedades mecánicas de un concreto convencional. Se prepararon tres tipos de concreto aleado con 2.0 % de NS, 2.0 % NC y una mezcla de 1.0 % de NS y 1.0 % de NC (NS, NC, NSC, respectivamente). Se compararon sus propiedades con las del concreto convencional (PC). Los resultados mostraron que bajo carga estática, en comparación con el PC, el NC aumentó claramente tanto la resistencia mecánica como el módulo elástico, mientras que en el NS se redujo la resistencia y aumentó el módulo elástico. A la misma velocidad de deformación, la resistencia dinámica a la compresión del NC aumentó significativamente y el NS mostró una resistencia reducida. El comportamiento del concreto NSC estuvo entre PC y NC en términos de propiedades mecánicas estáticas y dinámicas, pero en general mejor.

 

La modificación con solo nano-CaCO₃ aumentó la densidad del concreto, fortaleció los puntos débiles y optimizó la distribución del tamaño de los poros. La modificación con solo nano-SiO₂ provocó la formación de zonas débiles evidentes en el concreto y el deterioro de la estructura porosa.

 

Los resultados fueron publicados en Scientific Reports