El descubrimiento del ferromagnetismo interfacial en heteroestructuras antiferromagnéticas 2D

27 de diciembre de 2022 (Noticias de Nanowerk) Imanes de Van der Waals (vdW) y sus heteroestructuras han surgido como nuevas plataformas para explorar órdenes magnéticos exóticos y fenómenos cuánticos. Sin embargo, la combinación de dos órdenes magnéticos diferentes y la investigación de la proximidad magnética en la interfaz sigue sin explorarse en gran medida. Hacerlo podría permitir la modulación de las interacciones magnéticas y establecer fases y propiedades magnéticas exóticas. Ahora, un equipo internacional de investigadores de Japón, EE. UU., Dinamarca y China ha estudiado las heteroestructuras de los antiferromagnetos en capas, CrI3 y CrCl3, con anisotropía magnética perpendicular y en el plano, respectivamente, e informaron de sus hallazgos en la revista Nature Communications (“Aparición de ferromagnetismo interfacial sintonizable por campo eléctrico en heteroestructuras antiferromagnéticas 2D”). Esquemas de los estados fundamentales magnéticos en bicapa (2L) CrI3 y CrCl de pocas capas (FL)3 antes (izquierda) y después (derecha) de formar la heteroestructura. Un acoplamiento interfacial ferromagnético emerge en la interfaz. (b) Resultados MOKE del 2L CrI3 y el 2L CrI3/FL CrCl3 heteroestructura. Se observa un bucle de histéresis cuadrado significativo para la heteroestructura que indica el ferromagnetismo interfacial con anisotropía perpendicular (ausente en 2L CrI3 o FL CrCl3 por sí mismo). Los recuadros representan estados de tierra magnéticos. (Imagen: Yong P. Chen et al.) El equipo fue dirigido por el profesor Yong P. Chen, investigador principal del Instituto Avanzado para la Investigación de Materiales (WPI-AIMR) de la Universidad de Tohoku. Chen también es profesor en la Universidad de Purdue y en la Universidad de Aarhus en Dinamarca. El Dr. Guanghui Cheng, profesor asistente en WPI-AIMR que trabajó en el Laboratorio Chen, realizó los experimentos para el estudio. Chen y su equipo emplearon microscopía de efecto Kerr magneto-óptico para caracterizar los comportamientos magnéticos hasta unas pocas capas atómicas. “Sorprendentemente, observamos un ferromagnetismo interfacial emergente al juntar estos dos antiferromagnetos, con una temperatura crítica aún más alta que la de ambos materiales constituyentes”, dijo Chen. El grupo demostró que se establece un orden magnético fuera del plano en el CrCl3 capa proximal a CrI3. El magnetismo interfacial mostró una capacidad de ajuste del campo eléctrico significativamente mejorada, en marcado contraste con el dispositivo de imán vdW sintonizable de puerta estudiado previamente (como el control dominado por dopaje en bicapa CrI3). La capacidad de ajuste novedosa se atribuye a la simetría de inversión estructural naturalmente rota de la heteroestructura, lo que permite un acoplamiento de carga de espín directo sin precedentes. "Estos hallazgos apuntan a oportunidades emocionantes para explorar fases magnéticas exóticas y diseñar nuevos dispositivos espintrónicos en heteroestructuras vdW", agregó Chen.

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62080.php