La futura tecnologia informatica basata su antiferromagneti isolanti sta progredendo. Gli antiferromagneti elettricamente isolanti come l'ossido di ferro e l'ossido di nichel sono costituiti da magneti microscopici con orientamenti opposti. I ricercatori li vedono come materiali promettenti che sostituiscono gli attuali componenti in silicio nei computer. Fisici della Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) in collaborazione con la Tohoku University di Sendai in Giappone, le sorgenti di sincrotrone BESSY-II a Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), e sorgente luminosa del diamante, il sincrotrone nazionale del Regno Unito, hanno dimostrato come le informazioni possono essere scritte e lette elettricamente in materiali isolanti antiferromagnetici.

Correlando il cambiamento nella struttura magnetica, osservato con imaging basato su sincrotrone, alle misure elettriche eseguite presso JGU, è stato possibile identificare i meccanismi di scrittura. Questa scoperta apre la strada ad applicazioni che vanno dalla logica ultraveloce alle carte di credito che non possono essere cancellate da campi magnetici esterni, grazie alle proprietà superiori degli antiferromagneti rispetto ai ferromagneti. La ricerca è stata pubblicata in Lettere di revisione fisica .

I materiali antiferromagnetici potenzialmente consentono elementi di memoria molto più veloci e con una capacità di archiviazione maggiore rispetto a quella disponibile ora con l'elettronica convenzionale. Però, questi materiali sono molto difficili da controllare e rilevare, il che rende impegnative le operazioni di scrittura e lettura nei dispositivi. Nel suo discorso per il Premio Nobel del 1970, Louis Néel ha descritto i materiali antiferromagnetici come interessanti ma inutili. Si credeva che si potessero manipolare questi materiali solo con campi magnetici molto forti, che non possono essere generati facilmente e richiedono, Per esempio, l'uso di magneti superconduttori. La situazione è cambiata drasticamente negli ultimi anni, con rapporti che dimostrano che è possibile controllare i materiali antiferromagnetici inclusi anche gli isolanti in modo efficiente dalle correnti elettriche.

"Sappiamo che raggiungeremo presto i limiti dell'elettronica convenzionale basata sul silicio, grazie al continuo miglioramento tecnologico. Questa è la ragione principale che guida la ricerca in spintronica, che mira a sfruttare non solo la carica degli elettroni ma anche il grado di libertà di spin, raddoppiando le informazioni trasportate e calcolate, " ha detto il Dott. Lorenzo Baldrati, Marie Skłodowska-Curie Fellow presso l'Università di Mainz e prima autrice dell'articolo. "La nostra ricerca mostra che i materiali isolanti antiferromagnetici possono essere scritti in modo efficiente e letti elettricamente, che è un passaggio chiave in vista delle applicazioni."

La professoressa Olena Gomonay del gruppo basato sulla JGU del professor Jairo Sinova ha sviluppato la teoria. "Mi è piaciuto il lavoro congiunto dei colleghi sperimentali a Magonza. È stato emozionante vedere come la teoria e l'esperimento si aiutano a vicenda per scoprire nuovi meccanismi e fenomeni fisici, " ha detto Golomay. "Anche se il nostro lavoro si è concentrato su un solo particolare sistema, può essere considerato come una prova di principio per la famiglia degli isolanti antiferromagnetici. Ci auguriamo che la profonda comprensione della dinamica antiferromagnetica, che abbiamo realizzato durante questo progetto, spingerà avanti l'eccitante campo della spintronica antiferromagnetica e sarà un punto di partenza per nuovi progetti congiunti dei nostri gruppi".