Los ingenieros de la Universidad de California, Riverside, han informado sobre avances en los llamados dispositivos "spintrónicos" que ayudarán a conducir a una nueva tecnología para la informática y el almacenamiento de datos. Han desarrollado métodos para detectar señales de componentes espintrónicos hechos decuestan metales y silicio, que supera una barrera importante para la amplia aplicación de la espintrónica. Anteriormente, dichos dispositivos dependían de estructuras complejas que utilizaban metales raros y caros como el platino. Los investigadores fueron dirigidos por Sandeep Kumar, profesor asistente de ingeniería mecánica.
Los dispositivos espintrónicos prometen resolver problemas importantes en las computadoras electrónicas de hoy en día, ya que las computadoras usan cantidades masivas de electricidad y generan calor que requiere gastar aún más energía para enfriarse. Por el contrario, los dispositivos espintrónicos generan poco calor y usan cantidades relativamente minúsculas de electricidadLas computadoras espintrónicas no necesitarían energía para mantener los datos en la memoria. También se iniciarían instantáneamente y tendrían el potencial de ser mucho más potentes que las computadoras actuales.
Mientras que la electrónica depende de la carga de los electrones para generar los binarios o ceros de los datos de la computadora, la espintrónica depende de la propiedad de los electrones llamados espín. Los materiales espintrónicos registran los datos binarios a través de la orientación de los electrones hacia arriba o hacia abajo.- como el norte y el sur de los imanes de barra - en los materiales. Una barrera importante para el desarrollo de dispositivos espintrónicos es generar y detectar las señales de espín eléctricas infinitesimales en los materiales espintrónicos.
en un artículo publicado en la edición de enero de la revista científica letras de física aplicada Kumar y sus colegas informaron sobre una técnica eficiente para detectar las corrientes de rotación en un simple emparedado de dos capas de silicio y una aleación de níquel-hierro llamada Permalloy. Los tres componentes son económicos y abundantes y podrían proporcionar la base para el comerciodispositivos espintrónicos. También funcionan a temperatura ambiente. Las capas se crearon con los procesos de fabricación de productos electrónicos ampliamente utilizados llamados pulverización catódica. Los coautores del artículo fueron los estudiantes graduados Ravindra Bhardwaj y Paul Lou.
En sus experimentos, los investigadores calentaron un lado del sándwich bicapa Permalloy-silicio para crear un gradiente de temperatura, que generó un voltaje eléctrico en la bicapa. El voltaje se debió al fenómeno conocido como efecto spin-SeebeckLos ingenieros descubrieron que podían detectar la "corriente de giro" resultante en la bi-capa debido a otro fenómeno conocido como el "efecto de giro inverso de Hall".
Los investigadores dijeron que sus hallazgos tendrán aplicación en la conmutación magnética eficiente en las memorias de la computadora, y "estos avances científicos pueden impulsar" el desarrollo de dichos dispositivos. En términos más generales, concluyeron: "Estos resultados llevan el omnipresente Si silicio aa la vanguardia de la investigación en spintrónica y sentará las bases de los dispositivos de caloritrónicos Si spintronics y Si spin ".
En otros dos artículos científicos, los investigadores demostraron que podían generar una propiedad clave para los materiales espintrónicos, llamada antiferromagnetismo, en silicio. El logro abre una vía importante para la espintrónica comercial, dijeron los investigadores, dado que el silicio es económico y puede serfabricado utilizando una tecnología madura con una larga historia de aplicación en electrónica.
El ferromagnetismo es la propiedad de los materiales magnéticos en los que los polos magnéticos de los átomos están alineados en la misma dirección. Por el contrario, el antiferromagnetismo es una propiedad en la que los átomos vecinos están orientados magnéticamente en direcciones opuestas. Estos "momentos magnéticos" se debenpara el giro de electrones en los átomos, y es fundamental para la aplicación de los materiales en espintrónica.
En los dos documentos, Kumar y Lou informaron que detectaron antiferromagnetismo en los dos tipos de silicio, llamados tipo n y tipo p, utilizados en transistores y otros componentes electrónicos. El silicio semiconductor tipo N está "dopado" con sustanciaseso hace que tenga una abundancia de electrones cargados negativamente, y el silicio tipo p está dopado para tener una gran concentración de "agujeros" cargados positivamente. La combinación de los dos tipos permite el cambio de corriente en dispositivos tales como transistores utilizados en memorias de computadora yotra electrónica
En el artículo publicado en el Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Lou y Kumar informaron que detectaron el efecto spin-Hall y el antiferromagnetismo en n-silicio. Sus experimentos utilizaron una película delgada multicapa que comprende paladio, permalloy de níquel-hierro, óxido de manganeso y n-silicio.
Y en el segundo artículo, en la revista científica Physica Status Solidi, informaron que detectaron en el antiferromagnetismo impulsado por rotación de silicio p y una transición de silicio entre el metal y las propiedades del aislador. Esos experimentos utilizaron una película delgada similar a las que tienen n-silicio.
Los investigadores escribieron en el último artículo que "El comportamiento antiferromagnético emergente observado puede sentar las bases de la espintrónica de Si silicio y puede cambiar todos los campos que involucran películas delgadas de Si. Estos experimentos también presentan un control eléctrico potencial del comportamiento magnético usando electrónica semiconductora simplefísica. El gran cambio observado en la resistencia y la dependencia del dopaje de la transformación de fase alienta el desarrollo de dispositivos espintrónicos antiferromagnéticos y de cambio de fase ".
En otros estudios, Kumar y sus colegas están desarrollando tecnología para activar y desactivar las corrientes de espín en los materiales, con el objetivo final de crear un transistor de espín. También están trabajando para generar chips espintrónicos más grandes y de mayor voltaje. El resultadode su trabajo podrían ser transmisores y sensores compactos de muy baja potencia, así como almacenamiento de datos de bajo consumo de energía y memorias de computadora, dijo Kumar.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Sarah Nightingale. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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