Los óxidos de metales especiales podrían algún día reemplazar los materiales semiconductores que se utilizan comúnmente en los procesadores. Ahora, por primera vez, un equipo internacional de investigadores de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg MLU, la Universidad de Kaiserslautern y la Universidad deFribourg en Suiza pudo observar cómo la excitación de la carga electrónica cambia el espín de los electrones en los óxidos metálicos de una manera ultrarrápida y en fase. El estudio fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
En la electrónica de semiconductores moderna, el primer paso clave en cada transistor es elevar electrones por encima de la llamada banda prohibida en el semiconductor. Los electrones tienen que moverse a través de un material que, de hecho, no es conductor ".se han excitado a través de la banda prohibida, las cargas eléctricas en movimiento de los electrones generan las corrientes que se utilizan en el procesamiento de la información. Estas corrientes pueden hacer que los procesadores se calienten y provoquen una pérdida de energía ", explica el profesor Wolf Widdra del Instituto de Física deMLU.
La espintrónica intenta resolver este problema con la ayuda del llamado espín. Este es el momento angular intrínseco de un electrón que produce el momento magnético, generando así el magnetismo que se utiliza en el procesamiento de la información. El acoplamiento de propiedades electrónicas y magnéticasdetermina la funcionalidad. "Los óxidos magnéticos son una clase importante de materiales para la espintrónica porque no transfieren la corriente electrónica, solo información magnética", dice Widdra, quien dirigió el estudio como parte del Centro de Investigación Colaborativa conjunta CRC / TRR 227 "UltrafastSpin Dynamics "en MLU y Freie Universität Berlin. Hasta hace poco, sin embargo, no estaba claro cómo la transferencia de electrones a través de la banda prohibida junto con el giro del óxido magnético. El equipo ahora ha observado con éxito este proceso y ha desarrollado unnueva teoría para ello. Grupos de físicos teóricos y experimentales unieron fuerzas para abordar este problema.
Usando un láser de pulso ultracorto de última generación, los investigadores pudieron excitar un electrón para elevarlo a través de la banda prohibida en el óxido de níquel. También observaron cómo la información se transfirió luego al sistema magnético. Esto permitió al equipo identificar un mecanismo de acoplamiento ultrarrápido previamente desconocido que ocurre en una escala de femtosegundos, es decir, una cuadrillonésima parte de un segundo ". Las propiedades complejas de muchos cuerpos generadas a través de la excitación del electrón por el láser han revelado esta sorprendente observación, perotambién nos hizo pensar mucho sobre cómo interpretarlo correctamente ", agrega Widdra.
Según el físico, los hallazgos ahora allanan el camino para la espintrónica ultrarrápida. Esto debería facilitar el desarrollo de nuevos sistemas de almacenamiento ultrarrápidos y tecnologías de la información en el futuro.
El estudio fue financiado por Deutsche Forschungsgemeinschaft Fundación Alemana de Investigación, DFG, la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia y el Consejo Europeo de Investigación.
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Materiales proporcionado por Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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