La electrónica convencional depende del control de la carga eléctrica. Recientemente, los investigadores han estado explorando el potencial de una nueva tecnología, llamada spintronics, que se basa en detectar y controlar el giro de una partícula. Esta tecnología podría conducir a nuevos tipos de dispositivos más eficientes y potentes.
en un artículo publicado en letras de física aplicada , de AIP Publishing, los investigadores midieron cuán fuertemente interactúa el giro de un portador de carga con un campo magnético en el diamante. Esta propiedad crucial muestra al diamante como un material prometedor para los dispositivos espintrónicos.
El diamante es atractivo porque sería más fácil procesar y fabricar dispositivos espintrónicos que los materiales semiconductores típicos, dijo Golrokh Akhgar, físico de la Universidad de La Trobe en Australia. Los dispositivos cuánticos convencionales se basan en múltiples capas delgadas de semiconductores, que requieren unproceso de fabricación elaborado en un vacío ultra alto.
"El diamante es normalmente un aislante extremadamente bueno", dijo Akhgar. Pero, cuando se expone al plasma de hidrógeno, el diamante incorpora átomos de hidrógeno en su superficie. Cuando un diamante hidrogenado se introduce en el aire húmedo, se vuelve eléctricamente conductor debido a una capa delgadade agua se forma en su superficie, extrayendo electrones del diamante. Los electrones faltantes en la superficie del diamante se comportan como partículas cargadas positivamente, llamadas agujeros, lo que hace que la superficie sea conductora.
Los investigadores descubrieron que estos agujeros tienen muchas de las propiedades correctas para la espintrónica. La propiedad más importante es un efecto relativista llamado acoplamiento giro-órbita, donde el giro de un portador de carga interactúa con su movimiento orbital. Un acoplamiento fuerte permite a los investigadores controlarEl giro de la partícula con un campo eléctrico.
En un trabajo anterior, los investigadores midieron la fuerza con la que el acoplamiento de la órbita giratoria de un agujero podría diseñarse con un campo eléctrico. También mostraron que un campo eléctrico externo podría ajustar la fuerza del acoplamiento.
En experimentos recientes, los investigadores midieron qué tan fuertemente interactúa el giro de un agujero con un campo magnético. Para esta medición, los investigadores aplicaron campos magnéticos constantes de diferentes fuerzas paralelas a la superficie del diamante a temperaturas inferiores a 4 Kelvin. También aplicaron simultáneamentecampo perpendicular variable. Al monitorear cómo cambió la resistencia eléctrica del diamante, determinaron el factor G. Esta cantidad podría ayudar a los investigadores a controlar el giro en dispositivos futuros usando un campo magnético.
"La fuerza de acoplamiento de los espines portadores a los campos eléctricos y magnéticos se encuentra en el corazón de la espintrónica", dijo Akhgar. "Ahora tenemos los dos parámetros cruciales para la manipulación de los espines en la capa de superficie conductora del diamante, ya sea eléctrica o magnéticacampos."
Además, el diamante es transparente, por lo que se puede incorporar en dispositivos ópticos que funcionan con luz visible o ultravioleta. Los diamantes con vacantes de nitrógeno, que contienen átomos de nitrógeno emparejados con átomos de carbono faltantes en su estructura cristalina, se muestran prometedores como cuánticosbit, o qubit, la base de la tecnología de información cuántica. Ser capaz de manipular el giro y usarlo como un qubit podría generar aún más dispositivos con potencial sin explotar, dijo Akhgar.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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