Entre los días 6 y 17 de diciembre de 2021 el Profesor Saliya Coulibaly, de la Universidad de Lille, Francia, visitó la UTEM en el marco del proyecto internacional Ecos-Anid, iniciativa que busca fortalecer los lazos colaborativos entre Francia y Chile.
El proyecto titulado “Chimeras in voltage-driven coupled nanomagnets” tiene por objetivo predecir y caracterizar las dinámicas de varios dispositivos magnéticos que interactúan en escalas nanométricas (un nanómetro resulta al dividir un metro en mil millones de partes iguales), explica el Prof. Alejandro León del Departamento de Física, quien es investigador responsable del proyecto en el equipo chileno, en el que también participan académicos de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
De acuerdo al Dr. León “las tecnologías de la información y comunicación son responsables de una porción creciente del consumo energético, lo que genera, en el contexto del calentamiento global, la necesidad de buscar mecanismos más eficientes de almacenar y procesar información. Un acercamiento a este desafío es el estudio de imanes pequeños que interactúan entre sí, sincronizando y ordenando sus dinámicas, pero también mostrando comportamientos complejos y caóticos, así como regiones del espacio donde la sincronización y el caos coexisten”. Podemos pensar en estos pequeños imanes como si fueran brújulas donde la orientación del polo norte guarda información. Una colección de nano-brújulas se llama memoria magnética y puede almacenar cualquier dato, y su escritura suele emplear corrientes eléctricas, es decir, electrones en movimiento. El problema es que los electrones al desplazarse chocan con imperfecciones del material, perdiendo energía y calentando los dispositivos, y este es en parte el origen del alto consumo energético de computadores. Por lo tanto, nace el desafío de mover los polos de las nano-brújulas sin emplear corrientes eléctricas.
“Los imanes alargados suelen tener sus polos en los extremos” comenta el Dr. León, por lo que si nosotros movemos un imán con las manos, modificamos tanto la orientación de la masa como el estado magnético. Esta idea simple se puede implementar en átomos magnéticos: mediante manipulación eléctrica en medios aislantes (mover los electrones del átomo sin permitir que haya corrientes eléctricas) se reorienta el estado magnético (sus “polos”) lo que permite escribir información con un consumo energético minúsculo. Si bien este efecto se ha estudiado para átomos livianos y nosotros lo hemos investigado para átomos pesados como las tierras raras, se ignoran las dinámicas que aparecen cuando excitamos periódicamente más de un nano-imán. ¿Ellos se moverán de forma ordenada, caótica o mostrando ambos comportamientos en diferentes regiones del dispositivo? Para resolver este problema se gestó el proyecto Ecos-Anid antes mencionado, donde el Prof. Coulibaly (Lille) es experto en simulaciones numéricas de alto rendimiento, el Prof. León (UTEM) aporte desde el magnetismo, y los colegas René Rojas y Mónica García (PUCV) son expertos en sistemas dinámicos.
Este proyecto permite la interacción presencial, la que es irremplazable en investigación: “en pocas horas de discusión en pizarra pudimos resolver un problema de investigación que tuvimos detenido por años” comentan los Profs. Coulibaly y León. Además de las investigaciones del proyecto, el Prof. Coulibaly visitó laboratorios de la UTEM y se realizaron exposiciones sobre las investigaciones que lleva a cabo el departamento de Física, como los estudios atómicos y nucleares de los académicos Andrés Sepúlveda y Tabatha Rodríguez (UTEM), integrantes del Laboratorio de Investigaciones Aplicadas con Tecnologías Atómicas y Nucleares (LIATAN) que cuenta con un acelerador lineal de partículas Van de Graaff, entre otros equipamientos de alta complejidad. También se presentaron las potencialidades del equipo que entrará en operación próximamente.
Finalmente, el Dr. León comenta que espera la participación de estudiantes de postgrado de la UTEM en este u otros proyectos similares, pues “la investigación, además de responder preguntas con potenciales aplicaciones tecnológicas, debe contribuir a la formación de nuevas generaciones de científicos”.
