Espintrónica de tierras raras

Charlista: Prof. Alejandro León - Departamento de Física, Universidad Tecnológica Metropolitana

Resumen: La espintrónica investiga el flujo y las inter-convenciones de espín y carga eléctrica. Si bien la mayoría de los sistemas espintrónicos se basan en el magnetismo de los metales de transición, como Fe, Co y Ni, el uso de tierras raras (e.g., Nd, Dy, Ho, y Tm) está comenzando a ser atractivo debido a su interacción de espín-órbita y su momento orbital, los que permiten modificar la anisotropía magnética de materiales, controlar la magnetización de aislantes con diferencias de potencial, e inducir torques magnéticos.

Esta presentación revisa los últimos avances en la espintrónica de tierras raras, para luego concentrarse en dos fenómenos; el primero de ellos es la polarización de momento orbital de metal y el segundo es una generación de densidad de espín de Dzyaloshinskii-Moriya, o Dzyaloshinskii-Moriya Spin-Density (DM-SD) en torno a impurezas de tierras raras en metales. La polarización del momento orbital consiste en un vórtice de corriente en los electrones de conducción y es el “equivalente orbital” de la polarización de espín de RKKY inducida por un espín localizado. Por otro lado, mostramos que los átomos de tierras raras generan una
densidad de espín anisotrópica, i.e., una densidad de espín de Dzyaloshinskii-Moriya, como se observa en la figura 1, la que es responsable de las interacciones anisotrópicas en materiales e interfaces que contienen tierras raras. Se propone utilizar la dirección del espín de la tierra rara para controlar la dirección e intensidad del acoplamiento anisotrópico de Dzyaloshinskii-Moriya.