De izquierda a derecha, Pablo García-Fernández, Fernando Gómez y Javier Junquera.

Stuart Parkin, físico experimental y miembro de IBM, propuso hace una década cambiar el paradigma en los sistemas de almacenamiento informático conocidos como pendrives o memorias externas. Su modelo se basaba en el skyrmión, una partícula hipotética propuesta por Tony Skyrme que explica algunas de las propiedades de la materia nuclear, pero se centraba en el campo magnético.

Y es que hasta ahora, estas formaciones se habían observado en superconductores o en películas magnéticas delgadas, pero se consideraba que era imposible hallarlos en materiales eléctricos. “Durante 10 años la gente ha estado buscando su equivalente ferroeléctrico y no se ha conseguido hasta nuestro trabajo”, explica Javier Junquera, de la Universidad de Cantabria (UC).

“La ventaja es que los skyrmiones eléctricos tienen un tamaño mucho más pequeño que los magnéticos, lo que permite que a misma unidad de área, nos quepa más información, aumentamos la densidad de la memoria que se puede almacenar en un determinado dispositivo”, dice el profesor.

Él, junto con su compañero Pablo García-Fernández, también del Departamento de Ciencias de la Tierra y Física de la Materia Condensada de la UC, y el estudiante Fernando Gómez, han participado en una investigación internacional liderada por por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía.

Memorias más robustas y estables

“La primera vez que surge este modelo de skyrmiones lo hace en el campo de la física nuclear”, afirma Junquera en declaraciones a Innovaspain, recordando la figura de Tony Skyrme. “Lo que nosotros hemos descubierto es que en determinados sistemas ferroeléctricos los dipolos eléctricos adoptan una configuración no trivial”, es decir, no se puede conseguir que todo apunten hacia una misma dirección.

Teniendo en cuenta que “una configuración no trivial tiene una carga topológica diferente de cero”, el profesor de la UC afirma que “se puede almacenar el código binario en este tipo de partículas” atendiendo al número topológico, que puede ser cero o diferente de cero (que funcionaría como uno).

Los skyrmiones ferroeléctricos no solo son más pequeños que los magnéticos –lo que permite que se pueda almacenar más información en menos espacio–. Además, “las memorias pueden ser más robustas” porque “energéticamente suelen ser sistemas bastante estables”, añade el profesor universitario.

Lo explica de la siguiente forma: “Para una persona que estudia este tipo de sistemas topológicos, un dónuts y una taza de café es lo mismo. Para un topólogo lo único que importa es el número de agujeros; esa sería la carga topológica. Por lo tanto, para cambiar el número topológico tiene que ocurrir algo drástico, como hacer otro agujero”

Todo un mundo por explorar

“Lo que hemos hecho nosotros es dar el primer paso, quedan muchos más”, responde Javier Junquera cuando se le pregunta si estamos cerca de ver esas nuevas memorias externas hechas realidad. “Somos los primeros en llegar a ese nuevo continente y queda todo un mundo por explorar –continúa– El siguiente punto de la investigación es ver si podemos manipular estos sistemas topológicos uno a uno y moverlos”.

“Ahora queremos ver si podemos manipularlos eléctricamente”, apunta el autor principal del trabajo Observation of room-temperature polar skyrmions, publicado en la revista Nature, Ramamoorthy Ramesh. “Si aplico un campo eléctrico, ¿puedo girar cada uno como un torniquete? ¿Puedo manipularlos de uno en uno? Si de alguna manera podemos moverlos, escribirlos y borrarlos para el almacenamiento de datos, entonces sería una nueva tecnología increíble”.

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