Cuando se trata de realizar dispositivos electrónicos de baja potencia, la espintrónica parece prometedora. El giro es una propiedad mecánica cuántica de los electrones que se puede imaginar mejor como electrones girando alrededor de su propio eje, haciendo que se comporten como pequeñas agujas de brújula. Una corrientede los espines de electrones podrían usarse en dispositivos electrónicos. Sin embargo, para generar una corriente de espín adecuada, necesita un imán relativamente grande. Se ha propuesto un método alternativo que utiliza un tipo especial de molécula, pero la gran pregunta es: ¿funciona?El estudiante de doctorado de la Universidad de Groninga, Xu Yang, ha construido un modelo teórico que describe cómo poner a prueba este nuevo método.
El giro puede tener dos direcciones, generalmente designadas como 'arriba' y 'abajo'. En una corriente de electrones normal, hay cantidades iguales de ambas direcciones de giro, pero si desea usar el giro para transferir información, necesita un excedente deen una dirección. Esto generalmente se hace inyectando electrones en un dispositivo espintrónico a través de un ferromagnet, lo que favorecerá el paso de un tipo de giro. "Pero los ferromagnet son voluminosos en comparación con los otros componentes", dice Yang.
ADN
Es por eso que un avance de 2011 que se publicó en Science está atrayendo una mayor atención. 'Este artículo describe cómo pasar una corriente a través de una monocapa de doble hélice de ADN favorecería un tipo de giro.' Las moléculas de ADN son quirales, lo que significa quepuede existir en dos formas que son la imagen del espejo del otro, como una mano izquierda y derecha. El fenómeno se denominó selectividad de giro inducida por Chiral CISS, y en los últimos años, se publicaron varios experimentos que supuestamente mostraron este efecto CISS,incluso en dispositivos electrónicos.
"Pero no estábamos tan seguros", explica Yang. Un tipo de experimento usó una monocapa de fragmentos de ADN, mientras que otro usó un microscopio de fuerza atómica para medir la corriente a través de moléculas individuales. Se usaron diferentes hélices quirales en los experimentos ".Los modelos que explican por qué estas moléculas favorecerían a uno de los espines hicieron muchas suposiciones, por ejemplo, sobre la forma de las moléculas y el camino que tomaron los electrones ''.
Circuitos
Entonces, Yang se propuso crear un modelo genérico que podría describir cómo los giros pasarían a través de diferentes circuitos bajo un régimen lineal es decir, el régimen en el que operan los dispositivos electrónicos. 'Estos modelos se basaron en reglas universales, independientes del tipo demolécula ", explica Yang. Una de esas reglas es la conservación de la carga, que establece que cada electrón que ingresa a un circuito finalmente debe salir de ella. Una segunda regla es la reciprocidad, que establece que si se intercambian los roles de los contactos de voltaje y corriente en un circuito, la señal debe permanecer igual
Luego, Yang describió cómo estas reglas afectarían la transmisión y el reflejo de los espines en diferentes componentes, por ejemplo, una molécula quiral y un ferromagnet entre dos contactos. Las reglas universales le permitieron calcular lo que sucedió con los espines en estos componentes.Luego utilizó los componentes para modelar circuitos más complejos, lo que le permitió calcular qué esperar si las moléculas quirales mostraban el efecto CISS y qué esperar si no lo hicieran.
convincente
Cuando modeló los experimentos de CISS publicados hasta el momento, Yang descubrió que algunos, de hecho, no son concluyentes. "Estos experimentos no son lo suficientemente convincentes. No muestran una diferencia entre las moléculas con y sin CISS, al menos no en el linealrégimen de dispositivos electrónicos. "Además, cualquier dispositivo que use solo dos contactos no podrá demostrar la existencia de CISS. La buena noticia es que Yang diseñó circuitos con cuatro contactos que permitirán a los científicos detectar el efecto CISS en dispositivos electrónicos."actualmente también está trabajando en dicho circuito, pero como está formado por bloques de construcción moleculares, este es un gran desafío ''.
Al publicar su modelo ahora, Yang espera que más científicos comiencen a construir los circuitos que ha propuesto, y finalmente puedan probar la existencia de CISS en dispositivos electrónicos. 'Esto sería una gran contribución a la sociedad, como podría serPermitir un enfoque completamente nuevo para el futuro de la electrónica. '
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Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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