Investigadores de la Universidad de Basilea, en colaboración con colegas de Pisa, han desarrollado un nuevo concepto que utiliza el espín del electrón para cambiar una corriente eléctrica. Además de la investigación fundamental, estas válvulas de espín también son elementos clave en la espintrónica: un tipode electrónica que explota el espín en lugar de la carga de electrones. Los resultados fueron publicados en la revista científica Física de las comunicaciones .
En algún momento, la espintrónica puede convertirse en una palabra de moda que forma parte de nuestro vocabulario tanto como la electrónica. La idea detrás de esto es usar el momento angular espín de un electrón en lugar de la carga eléctrica. Investigadores de todo el mundo hanperseguido este objetivo durante muchos años. La espintrónica promete numerosas aplicaciones en el almacenamiento y procesamiento de información, y podría mejorar la eficiencia energética de los dispositivos electrónicos. Un requisito previo importante es el control y la detección eficientes de los espines de electrones.
Un equipo de físicos alrededor del profesor Christian Schönenberger y el Dr. Andreas Baumgartner del Instituto Suizo de Nanociencia y el Departamento de Física de la Universidad de Basilea ha desarrollado una nueva técnica para la espintrónica en dispositivos semiconductores. Investigadores del Instituto Nanoscienze-CNR enPisa también estuvo involucrada.
Los nanoimanes son la clave
Para este propósito, los científicos forman dos pequeñas islas semiconductoras puntos cuánticos una detrás de la otra en un nanoalambre y generan campos magnéticos en los puntos cuánticos usando nanoimanes. Usando un campo externo, pueden controlar estos imanes individualmente y así puedendeterminar si un punto cuántico permite que los electrones pasen con un giro dirigido hacia arriba arriba o hacia abajo abajo. Cuando dos puntos cuánticos están conectados en serie, una corriente solo fluye si ambos están configurados en "arriba" o ambos en "abajo"."Idealmente, no fluye corriente si están orientadas en direcciones opuestas.
Arunav Bordoloi, primer autor de la publicación y estudiante de doctorado en el equipo de Schönenberger, descubrió que este método producía una polarización de espín cercana al máximo teórico. "Con esta técnica, podemos elegir si un solo electrón en un estado de espín dado espermitido entrar o salir de un sistema cuántico, con una eficiencia mucho mayor que en las válvulas de giro convencionales ", dice.
"En los últimos años, a investigadores de todo el mundo les resultó difícil de romper para fabricar válvulas de giro útiles para dispositivos nanoelectrónicos y cuánticos", dice el Dr. Andreas Baumgartner, que supervisa el proyecto. "Ahora hemos tenido éxito".en producir uno. "
Explorando nuevos fenómenos
Los físicos también pudieron demostrar que los campos magnéticos están localizados en ubicaciones específicas en el nanoalambre. "Por lo tanto, esta técnica debería permitirnos estudiar las propiedades de espín de nuevos fenómenos típicamente demasiado sensibles a los campos magnéticos, como los estados novedosos en elextremos de superconductores especiales ", comenta el Dr. Baumgartner.
Este nuevo enfoque de la espintrónica ahora debería permitir mediciones directas de las correlaciones de espín y el entrelazamiento de espines y arrojar nueva luz sobre muchos fenómenos físicos antiguos y nuevos. En el futuro, el concepto podría incluso resultar útil en la búsqueda de usar espines de electrones como el más pequeñounidad de información bit cuántico en una computadora cuántica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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