Dr. Juan Carlos Rojas

Investigador del IJL-CNRS, Francia


Materiales con propiedades exóticas para la espintrónica

J. C. Rojas-Sánchez1

1 Institut Jean Lamour UMR 7198 CNRS, Université de Lorraine. Boulevard des Aiguilletes, BP 70239,

54506 Vandoeuvre Les Nancy, France

    juan-carlos.rojas-sanchez@univ-lorraine.fr

En 1988 se reportó un nuevo efecto en multicapas de películas delgadas a base de Fe/Cr. El momento magnético de las capas de Fe podían alinearse paralelos o anti-paralelos con un campo magnético externo, cambiando el estado (valor) de la resistencia eléctrica de la multicapa. Este nuevo fenómeno se llamó magneto-resistencia gigante (GMR por sus siglas en inglés), dando inicio a un nuevo campo de investigación dentro de la física del estado sólido y ciencia de los materiales llamado espintrónica. La espintrónica utiliza además de la carga del electrón su momento angular intrínseco llamado espín. La espintrónica permitió el avance de nuevas tecnologías de la información como por ejemplo hizo posible el almacenamiento de mayor cantidad de datos en espacios físicos muchos más pequeños (discos duros de nuestras computadoras). En 2007 los descubridores de la GMR obtuvieron el premio Nobel de Física (Albert Fert y Peter Grunberg). Hoy en día, basado en nuevos fenómenos debido al acoplamiento espín-órbita, las aplicaciones de la espintrónica  buscan reemplazar el campo magnético externo para controlar el estado magnético de un sistema (nano dispositivo).

Sabemos que el papel, la madera o el vidrio no conducen corriente eléctrica, es decir, son aislantes eléctricos. Imaginemos que “unimos” dos materiales aislantes y encontramos que su interface es conductora, o que la superficie de un material aislante sea conductora: ¿será eso posible? La respuesta es sí. Podemos fabricar a escala nanométrica películas delgadas de materiales aislantes pero que resultan conductoras en su interface.  Un ejemplo es la interface tipo Rashba entre los óxidos aislantes de SrTiO3 y AlO3. También tenemos los aislantes topológicos: materiales que son aislantes pero que conducen en su superficie. El acople espín-órbita juega un rol fundamental en las propiedades de estos sistemas exóticos.

En esta charla presentaré un resumen de mis recientes trabajos basados en nuevos fenómenos de la espintrónica: i) efecto Hall de espín, SHE por sus siglas en inglés, en sistemas 3D y ii) efecto Edelstein, EE, en sistemas 2D. El SHE ocurre en metales pesados como por ejemplo el Pt, b-Ta, b-W y algunas aleaciones como CuxBiy, AuyWx, etc. El efecto Edelstein sucede en las interfaces o superficies de sistemas exóticos: interfaces tipo Rashba, como en las interface de Bi/Ag, o de SrTiO3/AlO3; o superficies de aislantes topológicos como del a-Sn. Junto con Albert Fert y colaboradores fuimos los primeros en mostrar el efecto  Edelstein inverso en 2013 en la interface Ag/Bi y en 2016 en a-Sn. También hemos mostrado el efecto inverso de Edelstein a baja temperatura en SrTiO3/AlO3.

Describiré muy brevemente también mi experiencia académica y científica hasta mi ingreso al CNRS. Y por supuesto el contacto que aún mantengo con mi alma mater a través de proyectos de investigación que esperamos se puedan ampliar.

Sobre el Dr. Rojas

Investigador CNRS (Francia). Físico experimental en nanomateriales, nanomagnetismo, espintrónica y spin-orbitrónica. Egresado de FC/UNI (1999). Doctor en Física (2011, Argentina). Profesor (2010) en la Sección de Post-grado de la FC/UNI. Durante mi doctorado fabriqué y caractericé películas delgadas a base de manganitas. . Fuimos pioneros en mostrar la existencia del efecto de “exchange bias” en sistemas tipo LaSrMnO3/LaNiO3 (LSMO/LNO). Realizé la microfabricación de junturas túnel magnética (MTJ) para estudiar la magnetoresistencia túnel (TMR) en tricapas de LSMO/CMO/LSMO. Tuve una posición conjunta como investigador Post-doctoral en el CEA-Grenoble, Francia entre 2011 y 2013. El proyecto fue sobre efecto Hall de espín y espín-órbita en general, por lo cual tuvimos una estrecha colaboración con A. Fert (premio Nobel de física 2007) y su grupo en la unidad mixta CNRS/Thales en París, Francia. Realicé un post-doctorado entre 2013 y 2015 en CNRS/Thales. Estudio efectos de espín órbita usando el efecto de bombeo de espín (spin pumping, SP) mediante resonancia ferromagnética (FMR). Para ello puse en funcionamiento la configuración experimental para medir el inverso del efecto Hall de espín (ISHE), o el inverso del efecto Edelstein (IEE). He mostrado estos efectos en metales, semiconductores, aleaciones y aislantes topológicos. También uso nanodispositivos a base de válvulas de espín lateral (LSV) y medidas de magnetotransporte no-local para generar/detectar corriente pura de espín. He contribuido con publicaciones y presentaciones orales en diversas conferencias nacionales e internacionales (Perú, Argentina, Francia, Canada, USA). Actualmente soy investigador CNRS en el Institut Jean Lamour.