Luz, magnetismo y materia: reorientando un AFM en tiempo real

Los antiferromagnetos prometen dispositivos magnéticos ultrarrápidos, estables y compactos... pero suelen ser extremadamente difíciles de controlar. Sin embargo, existe un material que desafía esa limitación: CaMn₂Bi₂.

 

Experimentos recientes muestran que un simple pulso láser, de apenas unas decenas de femtosegundos, es capaz de mover el orden antiferromagnético de CaMn₂Bi₂ y llevarlo a una orientación completamente distinta, inaccesible mediante temperatura o campos aplicados. La reorientación ocurre en tan solo 8–10 picosegundos y permanece metastable durante más de 150 picosegundos, revelando una nueva forma de manipular un antiferromagneto utilizando exclusivamente luz.

 

Nuestros resultados teóricos permiten entender por qué este material responde de forma tan extraordinaria: CaMn₂Bi₂ presenta una simetría magnética inusualmente baja, una hibridación intensa entre los orbitales de Mn y Bi que da lugar a un gap electrónico extremadamente pequeño y, además, una anisotropía magnética sorprendentemente grande. Esta combinación de factores genera un paisaje energético con múltiples orientaciones casi degeneradas del vector de Néel, altamente sensibles a tensiones y a la excitación electrónica. Mediante cálculos avanzados, mostramos que su magnetismo no puede describirse con un modelo clásico simple: requiere un Hamiltoniano extendido, que incorpora términos asociados al desequilibrio entre subredes magnéticas, clave para entender por qué el láser puede empujar al sistema hacia estados metastables.

 

En conjunto, ambos enfoques —experimental y teórico— revelan que CaMn₂Bi₂ es un material donde luz, correlaciones electrónicas y magnetoelasticidad cooperan para ofrecer un control ultrarrápido del orden antiferromagnético, abriendo nuevas posibilidades en tecnologías optoespintrónicas.