Los materiales magnéticos bidimensionales se han convertido en una plataforma ideal tanto para explorar fenómenos magnéticos fundamentales como para desarrollar futuras tecnologías espintrónicas y de almacenamiento de información [1-3]. Su estructura por capas da lugar a fases magnéticas poco convencionales y altamente anisotrópicas [4-7]. Un ejemplo destacado es CrSBr, un semiconductor magnético 2D que combina orden ferromagnético dentro de cada capa con un acoplamiento antiferromagnético entre capas [8], además de un inusual vínculo entre sus propiedades ópticas y magnéticas [9-11], ofreciendo así oportunidades para controlar estados y excitaciones de espín.
Sin embargo, la integración de los imanes 2D en dispositivos prácticos enfrenta retos importantes: temperaturas de transición relativamente bajas, inestabilidad química, y la necesidad de controlar con precisión propiedades clave como la anisotropía magnética. En este contexto, el CrSBr destaca porque, aunque su orden magnético emerge por debajo de ~132 K [8], puede exfoliarse fácilmente, es estable al aire [12, 8] y posee una fuerte anisotropía cristalográfica [5, 13-16], características muy atractivas para dispositivos donde la orientación magnética es esencial.
Los materiales 2D ofrecen múltiples formas de modular sus propiedades —aplicación de campos eléctricos, diseño de heteroestructuras o deformaciones mecánicas—, pero muchos de estos métodos resultan complejos o poco prácticos para tecnologías escalables. En este trabajo, los autores presentan una estrategia tan simple como ingeniosa: depositar copos de espesor atómico de CrSBr sobre un sustrato polimérico con un alto coeficiente de expansión térmica [17-18]. Al enfriar, el polímero se contrae y transfiere a las láminas de CrSBr una deformación biaxial compresiva, deformando su red cristalina y alterando así su comportamiento magnético.
El resultado es notable. Bajo deformación compresiva, el material muestra un marcado aumento de la magnetorresistencia, permitiendo un mayor contraste entre estados eléctricos al aplicarse un campo magnético, mejorando así su potencial para dispositivos de detección o de lectura basados en medidas eléctricas. Se observa además un aumento significativo de la anisotropía magnética, que se traduce en un refuerzo de la preferencia del material por orientar sus momentos magnéticos en direcciones cristalográficas específicas. Esta característica es clave para el diseño de memorias magnéticas estables y para la manipulación precisa de los estados de espín.
El estudio combina experimentos de espectroscopía Raman y magnetotransporte con cálculos teóricos que permiten identificar los mecanismos detrás de los fenómenos observados. Las simulaciones demuestran que la deformación compresiva altera el acoplamiento magnético entre capas y modifica la energía necesaria para modificar la orientación de los momentos magnéticos atómicos en las distintas direcciones cristalográficas.,
En conjunto estos resultados demuestran que la ingeniería de deformación (strain engineering) es una herramienta poderosa para modular las propiedades magnéticas materiales 2D, abriendo la puerta a su integración en dispositivos flexibles, simples y ajustables. Este avance coloca al CrSBr y la ingeniería de deformación en una posición destacada para futuras tecnologías espintrónicas y magnéticas basadas en imanes bidimensionales.
https://doi.org/10.1002/adma.202506695
Pie de figura: Ingeniería de deformación en el magnetotransporte de CrSBr de pocas capas. Izquierda: esquemas de copos de CrSBr sobre un sustrato rígido de SiO₂/Si (arriba) y sobre un sustrato polimérico con alto coeficiente de expansión térmica que induce deformación compresiva biaxial al enfriar (abajo). Derecha: curvas de magnetorresistencia en función del campo magnético aplicado para dispositivos sin deformación (arriba) y deformados (abajo), mostrando que la deformación compresiva intensifica y ensancha notablemente la curva de magnetoresistencia, en concordancia con una modificación por deformación de la anisotropía magnética y del acoplamiento entre capas. Las flechas ilustran la evolución de los espines desde un estado antiferromagnético a campos débiles hasta un estado totalmente polarizado por encima del campo de saturación.
Referencias
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