En 1929, Hermann Weyl notó que la ecuación de Dirac recién derivada implicaba la existencia de una partícula sin masa. Más tarde, esto se conoció como el fermión de Weyl y una vez se creyó que era el neutrino eléctricamente neutro, un fermión con una masa que es mucho más pequeña que las otras partículas elementales conocidas e interactúa solo a través de la fuerza subatómica débil y la gravedad.
Casi 100 años después, en 2015, el fermión Weyl fue descubierto en realidad y los científicos han estado tratando de encontrarle usos desde entonces. Ahora, se dice que un equipo de investigación de la Universidad de Tokio, dirigido por el profesor Satoru Nakatsuji, descubrió una forma de utilizar los fermiones Weyl para crear dispositivos de memoria avanzados.
"Desde hace un tiempo, los materiales ferromagnéticos, imanes que se comportan de una manera familiar, se han utilizado para explorar los fenómenos espintrónicos. Pero hay una mejor clase de materiales magnéticos para este propósito llamados materiales antiferromagnéticos, que parecen más difíciles de trabajar pero tienen muchos ventajas ”, dijo Tomoya Higo, investigador asociado.

Un diagrama que muestra cómo se controlan los puntos de Weyl. Imagen acreditada a Higo et al.

Materiales antiferromagnéticos y su enlace a dispositivos de memoria

Los materiales antiferromagnéticos son actualmente objeto de gran interés por parte de físicos e ingenieros porque presentan muchas de las mismas propiedades útiles de los materiales ferromagnéticos. Quienes también están sujetos a campos magnéticos externos debido a la disposición única de sus partes constituyentes.
Cuando se usan en dispositivos de memoria, sus propiedades precisas y robustas son especialmente beneficiosas, pero debido a esta disposición única, no se sabe completamente si el estado antiferromagnético se puede controlar con un pulso eléctrico simple como los estados ferromagnéticos.

El descubrimiento del método de cambio de torque de la órbita giratoria

Aquí es donde entran los fermiones Weyl, explica Hanshen Tsai, otro investigador asociado. En su material de muestra, aleación de manganeso-estaño antiferromagnético, los fermiones de Weyl se encuentran en los puntos de Weyl en el espacio de momento.
Estos puntos tienen dos estados que podrían representar dígitos binarios, y los investigadores descubrieron que pueden cambiar estos estados en un punto de Weyl utilizando una corriente eléctrica externa aplicada a las capas delgadas vecinas de esta aleación y platino o tungsteno. Llamaron a este método "cambio de par de giro en órbita".
Según el equipo de investigación, este descubrimiento podría indicar que el fermión de Weyl sin masa se ha encontrado en su material antiferromagnético y que puede manipularse eléctricamente, allanando el camino para el desarrollo de dispositivos de memoria avanzados que usan este y otros materiales similares.