RuO2 ultrafino sometido a tensión muestra indicios de altermagnetismo

Ilustración del magnetismo emergente inducido por tensión en RuO2/TiO2 ultrafino. La densidad de spin altermagnético teórica se muestra en naranja y azul en las capas superiores de RuO2. Crédito: Rice University/Yichen Zhang, usando OpenAI ChatGPT.

El dióxido de rutenio (RuO2) podría mostrar altermagnetismo cuando se prepara como una película ultrafina de apenas unas pocas capas atómicas, según una investigación de Rice University, la University of Minnesota y el Paul Scherrer Institute. Los resultados, publicados en Science Advances, sugieren que el comportamiento magnético del material puede diferir drásticamente entre su forma en volumen y su forma ultrafina.

El altermagnetismo es una clase de magnetismo propuesta recientemente que podría permitir arquitecturas de memoria RAM más pequeñas y capaces. El RuO2 fue uno de los primeros candidatos propuestos, pero estudios previos de su forma en volumen no encontraron evidencia de magnetismo.

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«El dióxido de rutenio fue uno de los primeros materiales propuestos como candidato altermagnético, pero los estudios sobre su forma en volumen no arrojaron evidencia de magnetismo. Nuestra investigación muestra que su forma ultrafina, en cambio, puede ser la clave para hacerlo magnético.»

Cómo la tensión cambia el RuO2

El equipo examinó la textura de spin del material —la disposición espacial de los espines de los electrones— para determinar su estado magnético. Los investigadores utilizaron espectroscopía de fotoemisión angular resuelta en espín, o ARPES resuelto en espín, y compararon las mediciones con cálculos teóricos.

Bajo las condiciones experimentales del equipo, las películas ultrafinas de RuO2 mostraron texturas de spin compatibles con un magnetismo no convencional. El efecto dependía de la tensión de la red cristalina, una forma de presión aplicada a la estructura electrónica del material. Sin esa tensión, como en el RuO2 en volumen que se encuentra de forma natural, los espines electrónicos no mostraron señales de altermagnetismo.

«La dependencia con la tensión sugiere que podríamos usar la deformación de la red como una perilla de ajuste para inducir o controlar el altermagnetismo. Esto podría ser extremadamente útil al pensar en la spintrónica de próxima generación y en arquitecturas de memoria RAM.»

Qué mostraron las mediciones

Los investigadores reportaron texturas de spin impar ante el espejo y par ante el espejo en películas ultrafinas de RuO2 epitaxialmente tensadas. Zhang dijo que los resultados indican que el RuO2 en volumen y ultrafino pueden tener propiedades magnéticas claramente diferentes bajo las condiciones adecuadas.

El estudio no establece que el RuO2 en volumen sin tensión sea magnético. En su lugar, identifica la tensión como una forma posible de inducir o controlar el comportamiento altermagnético en películas ultrafinas. Los investigadores también enfatizaron que la preparación de materiales de alta calidad, protocolos de medición cuidadosos y un análisis detallado fueron esenciales para distinguir las propiedades relevantes del espín electrónico.

El artículo, «Observación de textura de spin impar y par ante el espejo en películas ultrafinas de RuO2 epitaxialmente tensadas», lista a Yichen Zhang y sus colegas como autores. Fue publicado en Science Advances en 2026 con DOI 10.1126/sciadv.aec2917.

Lisa Lock, licenciada en historia del arte y con maestría en cultura material. Exeditora de museo, paramédica y coordinadora de trasplantes; edita para Science X desde 2021.

Andrew Zinin, quien tiene una maestría en física y experiencia en investigación.