Los físicos de la Universidad de Groningen han logrado alterar el flujo de ondas de espín a través de un imán, utilizando solo una corriente eléctrica. Este es un gran paso hacia el transistor de espín que se necesita para construir dispositivos espintrónicos. Estos prometen ser mucho más eficientes energéticamenteque la electrónica convencional. Los resultados se publicaron el 2 de marzo en Cartas de revisión física .
El giro es una propiedad mecánica cuántica de los electrones. En pocas palabras, hace que los electrones se comporten como pequeñas agujas de brújula magnética que pueden apuntar hacia arriba o hacia abajo. Esto se puede usar para transferir o almacenar información, creando dispositivos espintrónicos que prometen varias ventajas sobre la microelectrónica normal.
En una computadora convencional, se necesitan dispositivos separados para el almacenamiento de datos a menudo utilizando un proceso magnético y el procesamiento de datos transistores electrónicos. Spintronics podría integrar ambos en un dispositivo, por lo que ya no sería necesario mover la información entre el almacenamiento yunidades de procesamiento. Además, los giros se pueden almacenar de una manera no volátil, lo que significa que su almacenamiento no requiere energía, en contraste con la memoria RAM normal. Todo esto significa que la espintrónica podría potencialmente hacer computadoras más rápidas y con mayor eficiencia energética.
ola
Para darse cuenta de esto, se deben tomar muchos pasos y se debe obtener una gran cantidad de conocimiento fundamental. El grupo de física de Nano Dispositivos del profesor de física Bart van Wees en el Instituto de Materiales Avanzados Zernike de la Universidad de Groninga está a la vanguardia deeste campo. En su último artículo, presentan un transistor de espín basado en magnones. Los magnones, u ondas de espín, son un tipo de onda que solo ocurre en materiales magnéticos. "Puedes ver los magnones como una onda, o una partícula, como los electrones', explica Ludo Cornelissen, estudiante de doctorado en el grupo Van Wees y primer autor del artículo.
En sus experimentos, Cornelissen y Van Wees generan magnones en materiales que son magnéticos, pero también eléctricamente aislantes. Los electrones no pueden viajar a través del imán, pero las ondas giratorias sí pueden, al igual que una onda en un estadio mientras los espectadores se mueventodos permanecen en su lugar. Cornelissen usó una tira de platino para inyectar magnones en un imán hecho de granate de hierro de itrio YIG. "Cuando una corriente de electrones viaja a través de la tira, los electrones se dispersan por la interacción con los átomos pesados, un proceso quese llama efecto Hall de giro. La dispersión depende del giro de estos electrones, por lo que los electrones con giro hacia arriba y hacia abajo se separan ''.
giro de giro
En la interfaz de platino y YIG, los electrones se recuperan ya que no pueden entrar en el imán. "Cuando esto sucede, su giro gira de arriba a abajo, o viceversa. Sin embargo, esto provoca un giro paralelo dentro delYIG, que crea un magnón. 'Los magnones viajan a través del material y se pueden detectar con una segunda tira de platino.
"Describimos este transporte giratorio a través de un imán hace algún tiempo. Ahora, hemos dado el siguiente paso: queríamos influir en el transporte". Esto se hizo usando una tercera tira de platino entre el inyector y el detector. Al aplicar un positivoo corriente negativa, es posible inyectar magnones adicionales en el canal de conducción o drenar magnones de él. "Eso hace que nuestra configuración sea análoga a un transistor de efecto de campo. En tal transistor, un campo eléctrico de un electrodo de puerta reduce o aumentael número de electrones libres en el canal, apagando o aumentando la corriente ''.
Cornelissen y sus colegas muestran que agregar magnones aumenta la corriente de rotación, mientras que drenarlos causa una reducción significativa. "Aunque todavía no pudimos desconectar la corriente de magnones por completo, este dispositivo actúa como un transistor", dice Cornelissen.El modelado teórico muestra que reducir el grosor del dispositivo puede aumentar el agotamiento de los magnones lo suficiente como para detener la corriente de magnones por completo.
Superconductividad
Pero hay otra opción interesante, explica el supervisor de Cornelissen, Bart van Wees: "En un dispositivo más delgado, podría ser posible aumentar la cantidad de magnones en el canal a un nivel en el que formarían un condensado de Bose-Einstein".es el fenómeno responsable de la superconductividad. Y ocurre a temperatura ambiente, a diferencia de la superconductividad normal, que solo ocurre a temperaturas muy bajas.
El estudio muestra que se puede hacer un transistor de espín YIG, y que a la larga este material podría incluso producir un superconductor de espín. La belleza del sistema es que la inyección de espín y el control de las corrientes de espín se logran con una corriente de CC simple, haciendo que estos dispositivos espintrónicos sean compatibles con la electrónica normal. "Nuestro siguiente paso es ver si podemos cumplir esta promesa", concluye Van Wees.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :