Durante más de un siglo, los libros de texto de física han enseñado que los imanes se presentan en dos tipos fundamentales. Los ferromagnetos, como los imanes de barra en un refrigerador, tienen una fuerte magnetización neta porque todos sus espines atómicos apuntan en la misma dirección. Los antiferromagnetos tienen sus espines dispuestos en direcciones opuestas alternadas, cancelándose para producir magnetización neta cero.
Esa clasificación binaria podría necesitar una actualización. Una revisión exhaustiva publicada el 6 de julio en Nature Physics consolida la evidencia de una tercera clase fundamental de magnetismo: el altermagnetismo. A diferencia de los ferromagnetos, los altermagnetos no producen campos magnéticos parásitos. A diferencia de los antiferromagnetos, pueden conducir corrientes fuertemente polarizadas por espín, combinando potencialmente las mejores características de ambos para dispositivos espintrónicos de próxima generación.
La fase magnética faltante
El descubrimiento de que algo faltaba provino de la cristalografía. Los investigadores notaron que ciertos materiales, entre ellos MnTe, RuO₂ y CrSb, exhibían un orden magnético que no encajaba en el marco convencional. Sus espines estaban compensados (magnetización neta cero), como los antiferromagnetos, pero su estructura de bandas electrónicas mostraba división de espín, lo que no debería ocurrir en antiferromagnetos convencionales donde la degeneración de Kramers mantiene las bandas de espín arriba y espín abajo emparejadas.
La resolución provino de la simetría. En los antiferromagnetos convencionales, las subredes de espín están vinculadas por traslación combinada con simetría de inversión temporal, una operación matemática que invierte tanto el espín como el tiempo. En los altermagnetos, las subredes están vinculadas por una rotación combinada con simetría de inversión temporal. La rotación agrega un componente direccional que levanta la degeneración de espín en puntos de momento generales mientras preserva la magnetización neta cero.
El resultado es un material que combina propiedades previamente consideradas mutuamente excluyentes: corrientes polarizadas por espín en un imán que no produce campos parásitos.
Por qué es importante para los dispositivos
Los campos magnéticos parásitos producidos por los ferromagnetos son un problema persistente en la electrónica miniaturizada. En matrices de memoria magnética densamente empaquetadas, el campo de un bit puede invertir un bit vecino, un problema de diafonía que empeora a medida que los dispositivos se reducen. Los altermagnetos eliminan este problema por completo porque no tienen magnetización neta y, por lo tanto, no generan campos parásitos.
Al mismo tiempo, los altermagnetos producen corrientes polarizadas por espín, el requisito esencial para los dispositivos espintrónicos que utilizan el espín del electrón en lugar de la carga para procesar y almacenar información. También ofrecen dinámica de espín intrínsecamente rápida en el rango de los terahercios, lo que potencialmente permite velocidades de conmutación muy superiores a las que pueden lograr los dispositivos ferromagnéticos.
La revisión, escrita por un equipo internacional liderado por T. Jungwirth (Academia de Ciencias Checa), J. Sinova (Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia) y L. Šmejkal (Maguncia), examina los hitos experimentales que han construido el caso del altermagnetismo durante los últimos tres años: confirmación espectroscópica en MnTe (Krempaský et al., Nature, 2024), división de espín en capa delgada en CrSb (Reimers et al., Nature Communications, 2024) y respuestas Hall anómalas en Mn₅Si₃ (Reichlova et al., Nature Communications, 2024).
Lo que se ha demostrado
La revisión identifica varios fenómenos funcionales ya demostrados o predichos en altermagnetos:
- Magnetorresistencia túnel gigante predicha en uniones túnel altermagnéticas
- Par de división de espín, par espín-órbita eficiente sin capas de metales pesados, observado experimentalmente en RuO₂
- Efecto altermagnetoeléctrico, acoplamiento recíproco entre la polarización eléctrica y el orden magnético
- Efecto diodo superconductor perfecto predicho en híbridos altermagneto-superconductor
- Altermagnetismo conmutable ferroeléctricamente demostrado en materiales multiferroicos
- Operación a temperatura ambiente confirmada en varios altermagnetos, incluidos CrSb y RuO₂
Advertencias
El altermagnetismo como clase magnética distinta aún está siendo debatido en partes de la comunidad de materia condensada. Algunos investigadores argumentan que representa un subtipo de antiferromagnetismo en lugar de una fase genuinamente nueva. La propia revisión reconoce que el límite entre los altermagnetos y ciertos antiferromagnetos de alta simetría no siempre es nítido.
Adicionalmente, la mayoría de las demostraciones hasta la fecha están al nivel de caracterización de materiales más que al nivel de dispositivos. Los dispositivos espintrónicos funcionales que utilizan altermagnetos, celdas de memoria, compuertas lógicas, sensores, siguen siendo en gran medida teóricos, aunque las demostraciones a temperatura ambiente los acercan a la realidad práctica.
Traducido por Alessandra
Divulgación: Basado en un artículo de revisión evaluado por pares en Nature Physics, publicado el 6 de julio de 2026. DOI: 10.1038/s41567-026-03337-w. Autores: T. Jungwirth, J. Sinova, P. Wadley, D. Kriegner, H. Reichlová, F. Krizek, H. Ohno, L. Šmejkal et al.