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a) Imagen de microscopía que muestra la pared del dominio magnético y las singularidades etiquetadas B6 y B7. b, c) Magnetización alrededor de los puntos de Bloch B6 y B7 obtenidos en MISTRAL con tomografía magnética vectorial de rayos X. d) Líneas de campo emergentes surgidas del dipolo formado por B6 y B7.
Cerdanyola del Vallès, 31 de marzo 2023 Un material ferromagnético no saturado exhibe una magnetización no uniforme, formando un mosaico de dominios magnéticos con diferentes magnetizaciones. La separación entre estos dominios, las paredes de dominio, a menudo se cruzan, lo que resulta en distribuciones de magnetización exóticas llamadas singularidades magnéticas. Un tipo particular de singularidades magnéticas, los puntos de Bloch, son el objeto de estudio del estudio realizado por un equipo de la Universidad de Oviedo y el Sincrotrón de ALBA, y se pueden visualizar en los paneles b y c de la figura.
El estudio, publicado en Communications Physics, describe cómo se comporta la magnetización alrededor de estos puntos de Bloch. En su ubicación, los vectores de magnetización se cancelan el uno al otro, puesto que apuntan de manera opuesta (-> <- o <- ->), pero a su alrededor forman patrones complejos como los de la figura en los paneles b y c, con distribución de vórtice.
Otra descripción de las singularidades de Bloch se basa en analogías con la electrostática clásica. Las magnetizaciones convergentes y divergentes se comparan con los campos eléctricos de cargas puntuales negativas y positivas y conducen hacia el concepto de campo magnético emergente que, en analogía completa con el campo eléctrico y la carga eléctrica, permite definir una carga magnética Q. Dentro de esta visión, los puntos de Bloch se describen como monopolos magnéticos de cargas magnéticas topológicas Q que crean el campo emergente Be.
Las líneas continuas en el panel d son las líneas de campo magnético emergente obtenidas directamente de la magnetización determinada experimentalmente, mientras que B6 y B7 son dos monopolos con cargas opuestas que forman un dipolo topológico con líneas de campo que conectan ambas cargas. El estudio identificó monopolos y dipolos aislados en varias partes de la muestra. Todavía queda por determinar y entender las diferencias entre los monopolos y los dipolos en lo que se refiere al transporte magnético.
Las medidas se tomaron utilizando la técnica de tomografía magnética vectorial de rayos X en la línea de luz MISTRAL de ALBA, utilizando luz sincrotrón polarizada circularmente. La investigación permitió describir cómo la magnetización se dispone alrededor de un punto de Bloch e identificar dipolos magnéticos formados por pares de cargas topológicas opuestas. Este conocimiento tiene futuras aplicaciones potenciales en el campo de los dispositivos magnéticos como por ejemplo memorias de almacenamiento y memorias RAM.
Con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología. El Sincrotrón ALBA forma parte de la red de Unidades de Cultura Científica y de la Innovación (UCC+i) de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) y ha recibido apoyo a través del proyecto FCT-21-17088.
