No sucede a menudo que un joven científico haga un descubrimiento significativo e inesperado, pero el investigador postdoctoral Stephen Wu del Laboratorio Nacional de Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos hizo exactamente eso. Lo que descubrió: que no necesita un imánmaterial para crear corriente de espín a partir de aisladores: tiene implicaciones importantes para el campo de la espintrónica y el desarrollo de productos electrónicos de alta velocidad y baja potencia que utilizan espín electrónico en lugar de carga para transportar información.
El trabajo de Wu da vuelta las ideas predominantes sobre cómo generar una corriente de giros. "Este es un descubrimiento en el verdadero sentido", dijo Anand Bhattacharya, físico en la División de Ciencia de Materiales de Argonne y el Centro de Materiales a Nanoescala una Oficina de Ciencia del DOE.usuario, que es el investigador principal del proyecto. "No hay predicción de algo así"
Spin es una propiedad cuántica de los electrones que los científicos a menudo comparan con un pequeño imán de barra que apunta "hacia arriba" o "hacia abajo". Hasta ahora, los científicos e ingenieros se han basado en la reducción de la electrónica para hacerlos más rápidos, pero ahora los métodos cada vez más inteligentes debense utilizará para mantener la progresión continua de la tecnología electrónica, a medida que alcancemos el límite de cuán pequeño podemos crear un transistor. Uno de estos métodos es separar el flujo del giro de electrones del flujo de corriente de electrones, dejando de lado la idea de que la información necesitaser transportado por cables y en su lugar fluirlo a través de aisladores.
Para crear una corriente de espines en los aisladores, los científicos generalmente han mantenido los electrones estacionarios en una red hecha de un material ferromagnético aislante, como el granate de hierro de itrio YIG. Cuando aplican un gradiente de calor a través del material, los espines comienzan a“Moverse”, es decir, la información sobre la orientación de un giro se comunica de un punto a otro a lo largo de la red, de la misma forma en que una onda se mueve a través del agua sin transportar las moléculas de agua a ninguna parte. Se cree que las excitaciones de giro conocidas como magnonesllevar la corriente.
Wu se propuso construir sobre el trabajo anterior con corrientes de giro, expandiéndolo a diferentes materiales usando una nueva técnica que había desarrollado. Trabajó en hacer dispositivos mil veces más pequeños que los sistemas típicos utilizados, dándole más control sobre el calory permitiéndole crear gradientes térmicos más grandes en un área más pequeña. "Esa fue la clave de por qué pudimos hacer este experimento", dice.
Wu observó una capa de YIG ferromagnético sobre un sustrato de granate de gadolinio galio paramagnético GGG. Esperaba no ver ninguna acción del GGG: en un paramagnet los espines no están alineados como lo están en un ferromagnet. Generansin campo magnético, no producen magnones, y parece que no hay forma de que los espines se comuniquen entre sí. Pero para sorpresa de todos, la corriente de espín fue más fuerte en el GGG que en el YIG ". Los espines en el sistemano estábamos hablando entre nosotros. Pero todavía encontramos corriente de giro medible ", dice Wu." Este efecto no debería suceder en absoluto ".
El siguiente paso es descubrir por qué lo hace.
"No sabemos cómo funciona", dijo Bhattacharya. "Aquí hay una oportunidad para que alguien presente una teoría para esto".
Los científicos también quieren buscar otros materiales que muestren este efecto. "Creemos que puede haber otra física nueva trabajando aquí", dijo Bhattacharya. "Porque, dado que el material no es un ferromagnet, los objetos que están moviendo elel giro no es lo que normalmente entendemos "
Mientras tanto, dijo Wu, "Acabamos de quitar el ferromagnetismo de su pedestal. En un dispositivo espintrónico no tiene que usar un ferromagnet. Puede usar un metal paramagnético o un aislador paramagnético para hacerlo ahora."
Para obtener más información, consulte el documento, "Efecto Seebeck giro paramagnético", publicado en la revista Cartas de revisión física.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Argonne . Original escrito por Carla Reiter. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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