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Un imán que se conmuta con corriente: un paso hacia chips energéticamente eficientes ✎

Original: "Demonstration of room-temperature, magnetic-field-free, and ultralow-power spin-orbit torque logic device based on composition-uniform van der Waals magnet Fe3GaTe2"
· Zhengxiao Li, Qianbiao Liu, Wenliang Zhu, Lijun Zhu
arXiv:2609.04600v1 · 2026-09-04 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 2 min
Materiales
Científicos han creado un diminuto interruptor magnético que funciona a temperatura ambiente y consume muy poca energía.

Un bit magnético que se conmuta con un suave soplo de corriente, en lugar de un imán potente. Así funciona el nuevo dispositivo: una fina capa del material magnético Fe3GaTe2 reposa sobre una película de platino. Cuando se hace pasar un breve pulso eléctrico a través del platino, la capa magnética cambia la dirección de su magnetización. Es como si una brisa ligera volteara la página de un libro, aunque normalmente se necesita una mano.

Antes, para estos interruptores se usaban aleaciones metálicas que son difíciles de hacer delgadas y de integrar con los chips de silicio. El nuevo material, Fe3GaTe2, pertenece a los imanes de van der Waals. Son cristales laminares, parecidos al grafito de un lápiz: se pueden exfoliar en láminas muy finas. Los científicos tomaron una capa de 37 nanómetros de espesor, miles de veces más delgada que un cabello humano, y le depositaron encima platino de 4 nanómetros de grosor. Luego grabaron un patrón especial en forma de cruz para que el campo eléctrico se curvara.

¿Por qué la conmutación funciona sin un imán externo? Cuando la corriente fluye por el platino, los electrones con espín hacia arriba y hacia abajo se desvían en direcciones opuestas. Esto crea una corriente de espines que empuja la capa magnética. En una película recta ordinaria, esa presión se dirige a lo largo de la superficie y no puede invertir la magnetización, que apunta transversalmente. Pero debido a la forma asimétrica de la cruz, el campo se curva y la presión adquiere la dirección adecuada. Así, una pequeña corriente invierte el bit magnético.

Las mediciones mostraron que el dispositivo almacena el estado de manera estable a temperatura ambiente, y la energía para escribir un bit es de solo 1,5 fJ. Esto es aproximadamente la energía de un fotón de luz visible. En comparación, en los dispositivos actuales basados en wolframio y cobalto-hierro-boro, este valor es 40 veces mayor. Este ahorro de energía podría llevar a la creación de chips que se calientan menos y duran más con la batería, lo cual es especialmente importante para teléfonos, sensores y sistemas de inteligencia artificial.

La energía de 1,5 fJ es comparable a la de un solo fotón de luz visible, pero es suficiente para conmutar un bit magnético.

I_c = I_{c0}\left(1-\frac{1}{\Delta}\ln\frac{\tau}{\tau_0}\right)
Dependencia de la corriente de conmutación con la duración del pulso, donde Ic0 es la corriente crítica interna, Δ es el factor de estabilidad térmica, τ0 es el tiempo de intento (~1 ns).
P = \frac{(I_c/w_0)^2 L w \tau}{\sigma_{xx} d}
Estimación de la energía de escritura para canales de tamaño industrial, donde Ic es la corriente de conmutación, w0 y d son el ancho y espesor originales del dispositivo, L y w son la longitud y el ancho del canal, σxx es la conductividad del canal.