David Sanchez et al, «Large Magnetoresistance of Isolated Domain Walls in La2/3Sr1/3MnO3 Nanowires», publicado en Advanced Materials ha sido seleccionado como uno de los 2 artículos destacados del semestre Abril-Septiembre 2023.

La generación, manipulación y detección de paredes de dominio magnético son piedras angulares en el diseño de dispositivos espintrónicos eficientes. Los half-metals, materiales con polarización de espín del 100% al nivel de Fermi, son idóneos para este fin, ya que presentan grandes señales de magnetorresistencia a bajo campo. Entre los half-metals, las manganitas La1-xSrxMnO3 (LSMO) son uno de los candidatos más prometedores para futuras aplicaciones por su temperatura de Curie por encima de la temperatura ambiente (Tc = 360 K, para x = 0.3) y su estabilidad química. Una de las propuestas más interesantes para futuros dispositivos espintrónicos es el race-track memory, basado en el movimiento de paredes de dominio magnéticas. El LSMO es uno de los mejores candidatos para este tipo de dispositivos, sin embargo, la nucleación y medida de paredes de dominio aisladas en LSMO no había sido medida hasta ahora. La magnetorresistencia debida a paredes de dominio ha sido poco estudiada en LSMO, con grandes discrepancias en los valores obtenidos e interpretaciones contradictorias de los datos experimentales debido al entrelazamiento de varias fuentes de magnetorresistencia, a saber, la acumulación de espín, la magnetorresistencia anisotrópica y la magnetorresistencia colosal.

En este trabajo hemos medido por primera vez la magnetorresistencia de paredes de dominio magnéticas nucleadas en el centro de una cruz formada por dos nanohilos de LSMO. Debido a la competición entre anisotropía de forma (que tiende a poner la magnetización en la dirección del nanohilo) y anisotropía magnetocristalina (que tiende a poner la magnetización en la dirección 110) en el centro de la cruz, se pueden nuclear fronteras de dominio a campos relativamente pequeños (Figura 1). Hemos observado valores de magnetorresistencia superiores al 10%, que no pueden explicarse solo por el scattering debido al desalineamiento de los espines a lo largo de la pared de dominio. Este valor tan alto de la magnetorresistencia se debe a que el espín de los electrones de conducción no puede seguir localmente la rotación de la textura de espín en la pared de dominio, lo que permite espines de larga vida en el régimen difusivo debido al largo tiempo de relajación de la red de espín.

Los altos valores de magnetorresistencia que hemos encontrado en LSMO son comparables a los de otros sensores de magnetorresistencia espintrónicos prácticos, y se presentan como una nueva vía para codificar y leer bits magnéticos en futuros sensores espintrónicos basados en la nucleación y manipulación controladas de paredes de dominio individuales en manganitas half-metal.

Figura 1. a) Estructura magnética de la cruz formada por dos nanohilos de LSMO. La magnetizaciñon en ambos hilos es paralela a su eje, mientras en la cruz la anisotropía magnetocristalina supera a la anisotropía de forma, lo que hace que la magnetización permanezca en la dirección (110). b) Magnetorresistencia medida a distintas temperaturas, mostrando un máximo de 12% a bajas temperaturas