Científicos de la Universidad Estatal de Florida han desarrollado un nuevo cristal que obliga a los imanes atómicos a girar en patrones complejos y repetitivos, un fenómeno que podría transformar el almacenamiento de datos y la computación cuántica. Este avance, publicado el 12 de enero de 2026, surge de la mezcla de dos compuestos con estructuras dispares que generan una tensión magnética a nivel atómico, según reportó ScienceDaily.com.
La capacidad de manipular el magnetismo helicoidal en materiales a escala atómica representa una frontera crucial para la electrónica moderna. Las texturas de espín resultantes, similares a los skyrmiones, son valoradas por su estabilidad y el bajo consumo energético que implican. Esto abre la puerta a dispositivos más eficientes y potentes.
Tradicionalmente, los imanes funcionan con espines atómicos alineados de manera ordenada. Sin embargo, este nuevo material desafía esa convención, organizando los espines en complejos remolinos que prometen una gestión de la información radicalmente distinta. La investigación se centra en cómo esta «frustración estructural» se traduce en un comportamiento magnético innovador.
La frustración estructural genera magnetismo helicoidal
La clave de este descubrimiento reside en la ingeniería de un cristal híbrido a partir de la combinación intencionada de dos compuestos químicamente análogos, pero con simetrías cristalinas incompatibles. Esta disparidad impide que una única estructura domine, creando una inestabilidad que los científicos denominan «frustración estructural».
Michael Shatruk, profesor del Departamento de Química y Bioquímica de la FSU y coautor del estudio, explicó la hipótesis detrás del trabajo: «Pensamos que quizás esta frustración estructural se traduciría en frustración magnética. Si las estructuras están en competencia, tal vez eso hará que los espines se tuerzan». El equipo buscó estructuras químicamente similares pero con simetrías diferentes para probar esta teoría.
Para ello, mezclaron un compuesto de manganeso, cobalto y germanio con otro de manganeso, cobalto y arsénico. Tras la cristalización, se confirmó la presencia de los patrones magnéticos en espiral deseados, conocidos como texturas de espín tipo skyrmion. Estos hallazgos fueron publicados en el Journal of the American Chemical Society.
La caracterización detallada de esta estructura magnética se realizó mediante mediciones de difracción de neutrones de monocristal utilizando el instrumento TOPAZ en la Spallation Neutron Source, una instalación del Departamento de Energía de EE. UU. ubicada en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Esta técnica es fundamental para visualizar la disposición atómica y magnética.
Impacto tecnológico y el futuro de la computación
Los materiales con texturas de espín tipo skyrmion ofrecen ventajas tecnológicas. Una aplicación es en discos duros de próxima generación, capaces de almacenar más información. Mover estos skyrmiones con poca energía reduciría drásticamente el consumo en dispositivos electrónicos. Para más detalles, consulte estudios publicados en Nature Reviews Materials.
En sistemas informáticos a gran escala, donde operan miles de procesadores, pequeñas mejoras en la eficiencia energética se traducen en ahorros sustanciales en electricidad y refrigeración. Este tipo de avances son cruciales para la sostenibilidad de la infraestructura tecnológica global, como señala el Departamento de Energía de EE. UU.
La investigación puede guiar el desarrollo de sistemas de computación cuántica tolerantes a fallos. Estos son esenciales para proteger la información cuántica y asegurar un funcionamiento fiable a pesar de errores. El control del magnetismo helicoidal es un paso adelante, alineándose con iniciativas como la National Quantum Initiative de EE. UU.
El descubrimiento de este nuevo cristal y su capacidad para inducir el magnetismo helicoidal marca un hito en la ciencia de materiales. Al aprovechar la «frustración estructural» para crear patrones magnéticos complejos, se abren nuevas vías para la innovación. Se espera que impulse la próxima generación de tecnologías de almacenamiento y procesamiento de datos, acercándonos a una computación más rápida, eficiente y robusta.
