UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

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El artículo demuestra que a muy bajas velocidades la probabilidad de transmisión de los bits es total en las nano-memorias magnéticas

Los investigadores José Luis Prieto (izqda.) y Manuel Muñoz en la puerta del Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología de la UPM.

“La propagación de paredes de dominio magnético en nano-hilos es un campo muy prometedor y una pieza fundamental de la tecnología de almacenamiento de datos en el futuro. Manuel Muñoz y José L. Prieto encuentran un régimen de trabajo a bajas energías donde se suprime el comportamiento aleatorio de estas paredes de dominio, permitiendo así la transmisión de datos con absoluta fiabilidad”

Manuel Muñoz, investigador científico titular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y José Luis Prieto, investigador adscrito al Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM) de la UPM con sede en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación han publicado un artículo en la prestigiosa revista Nature Communications.

Los límites de almacenamiento de los discos duros magnéticos

Tal cual los conocemos están llegando un límite físico en su capacidad de almacenamiento. El tamaño de bit es ya tan pequeño que escribir requiere mucha energía y leer implica sensores cada vez más sensibles que tienen que “volar” prácticamente tocando el disco. A nivel de investigación, se está trabajando mucho en una idea que sugirió IBM en el 2004, donde la memoria magnética estaría constituida por nano-cintas de material magnético, donde la información se almacenara de manera secuencial y serían los bits los que se moverían, en lugar del disco. Así se evitarían partes móviles y se posibilita una integración incluso en 3D, abriendo la puerta a una densidad de almacenamiento mucho mayor.

Este tipo de memorias fue bautizada por IBM como “Race-Track memory". La idea tiene un potencial enorme, pero hay que resolver varios problemas antes de que sean una realidad práctica. Uno de estos problemas es la tendencia que los bits (o paredes de dominio magnético) tienen a engancharse de manera aleatoria e impredecible en los (inevitables) defectos de cualquier medio. Este tipo de enganches son evidentemente un lastre a la fiabilidad exquisita que se le exige a cualquier memoria. Nosotros hemos encontrado un régimen de trabajo en la que los bits nunca se enganchan. Curiosamente ese régimen está a energías y velocidades muy pequeñas de bit, algo que va contra la intuición de pensar que a mayor energía, mayor probabilidad de saltar una barrera o defecto. Dentro del mismo trabajo se dan ideas para solucionar el problema y seguir avanzando en las memorias Race-Track.

"Suppression of the intrinsic stochastic pinning of domain walls in magnetics nanostripes", M. Muñoz & José Luis Prieto

El artículo es el resultado de un trabajo iniciado a finales de 2008 sobre las memorias race-track y la continuación de un primer artículo publicado por Manuel y José Luis sobre la aleatoriedad de los enganches de los bits (paredes de dominio magnético) en nano-cintas, publicado en Physical Review B en 2010.

José Luis Prieto explica el momento clave de este trabajo de investigación que dio lugar al artículo. "Estábamos buscando hacer nuestras medidas completamente repetititvas y entender cómo se enganchan los bits en cada régimen de trabajo. Al barrer de manera exhaustiva y meticulosa todos estos regímenes de movimiento de las paredes de dominio magnético (bits) surgió esta zona donde nunca encontramos un evento de enganche aleatorio".

En el artículo se relaciona por primera vez la probabilidad de enganche de las pareds de dominio magnético (lo que hemos llamado "bits") con los regímenes en el desplazamiento de esta pared (régimen de traslación a velocidades bajas, régimen "precesional" a velocidades intermedias y régimen turbulento a velocidades altas). Esta relación permite asegurar que los enganches estocásticos de las paredes de dominio son intrínsecos y por tanto invevitables. Sin embargo José Luis y Manuel han descubierto que, a muy bajas velocidades, dentro del régimen de traslación, donde la forma de la pared de dominio se mantiene rígida, la probabilidad de transmisión de los bits es del 100 %. Un campo perpendicualar al plano parece ayudar mucho a fomentar este tipo de transmisión sin enganches y sugerimos crecer este tipo de memorias sobre un buffer de material magnético con anisotropía perpendicular al plano.

La publicación en Nature significa un buen comienzo de la colaboración entre el CSIC y el ISOM, que ya se está extendiendo a otros grupos en España con intereses comunes. José Luis y Manuel, tras publicar en una revista de alto impacto en el ámbito científico como es Nature, consideran "que les servirá para situarse con más fuerza y presencia en el mapa de esta temática y les puede abrir puertas para colaborar con otros grupos fuertes, sobre todo, europeos"

Enhorabuena a los dos.

Artículo publicado en la Revista Nature Communications

Manuel Muñoz, es científico titular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Realizó su Tesis Doctoral en él Laboratorio de Física de Sistemas Pequeños y Nanotecnología (CSIC) donde trabajó en el estudio de fenómenos de transporte dependiente de espín en nanocontactos. Realizó una estancia post-doctoral de 2 años en Francia en la Unite Mixte de Physique de CNRS-THALES en bajo la dirección del Prof. Albert Fert, premio Nobel de Fisica y uno de los padres de la electrónica de espin. Su trabajo en el CNRS se enmarcó en el ámbito del proyecto europeo “Computational Magnetoelectronics” dedicado a la investigación sobre nuevas estrategias para la lectura y escritura de nanodispositivos magnéticos. Desde el año 2008 es cientifico invitado del ISOM donde está investigando en fenomenos de conmutación de la magnetización por transferencia de espín para su aplicación en sistemas de almacenamiento magnético.

José Luis Prieto se licenció en CC. Físicas por la Universidad Complutense de Madrid en 1993 y se doctoró por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en 1998. Posteriormente estuvo investigando en la Universidad de Cambridge de UK durante 5 años, en el Department of Material Science, hasta que a finales del 2004 regresó a España bajo el programa Ramón y Cajal, adscrito Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM) de la UPM. En la actualidad es personal fijo de la UPM bajo el programa I3. Su investigación ha cubierto varios aspectos del magnetismo en materiales y desde el 2008 centró sus esfuerzos en la transferencia de espín en nanosistemas magnéticos. Es autor de más de 40 artículos, incluyendo Physical Review Letters, Physical Review B, Nature Materials y Nature Communications.

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