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Nuevos descubrimientos conducirán a espintrónica más barata y eficiente


Los ingenieros de la Universidad de California, Riverside, han hablado sobre nuevos desarrollos en dispositivos espintrónicos, que se cree que conducen a una nueva tecnología para la computación y el almacenamiento de datos.

Los investigadores fueron dirigidos por Sandeep Kumar, profesor asistente de ingeniería mecánica. Los ingenieros han desarrollado métodos para detectar señales de componentes espintrónicos hechos de silicio y metales de bajo costo.

Esto ayudará a superar una barrera importante para la amplia aplicación de la espintrónica. En el pasado, estos dispositivos se basaban en estructuras complejas que utilizaban metales raros y costosos como el platino.

Los dispositivos espintrónicos prometen resolver los principales problemas de las computadoras electrónicas actuales. Las computadoras generalmente usan cantidades masivas de electricidad y generan calor que requiere gastar aún más energía para enfriar. Por el contrario, los dispositivos espintrónicos generan pequeñas cantidades de calor y utilizan cantidades relativamente minúsculas de electricidad.

Las computadoras espintrónicas tampoco requerirían 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.

La tecnología depende de una propiedad llamada "giro"

Mientras que la electrónica depende de la carga de electrones para generar los binarios o ceros de los datos de la computadora, la espintrónica depende de la propiedad de los electrones llamada espín. Los materiales espintrónicos registran datos binarios a través de la orientación de giro hacia arriba o hacia abajo de los electrones, como el norte y el sur de los imanes de barra, en los materiales.

Una barrera importante para el desarrollo de dispositivos espintrónicos puede ser la generación y detección de señales de espín eléctrico infinitesimales en materiales espintrónicos.

Uso de materiales abundantes y económicos

Kumar y sus colegas hablaron sobre la técnica de detectar las corrientes de espín en un simple sándwich de dos capas de silicio y una aleación de níquel-hierro llamada Permallo, en un artículo publicado en la edición de enero de la revista científica Applied Physics Letters.

Todos los componentes son baratos y abundantes y podrían proporcionar la base para dispositivos espintrónicos comerciales. También operan a temperatura ambiente. Los investigadores también demostraron que podían generar una propiedad clave para los materiales espintrónicos, llamada antiferromagnetismo, en el silicio, en otros dos artículos científicos.

Los investigadores dijeron que esto abre un camino importante para la espintrónica comercial porque el silicio es económico y se puede producir utilizando una tecnología madura. Kumar y su equipo informaron haber detectado antiferromagnetismo en los dos tipos de silicio, utilizados en transistores y otros componentes electrónicos en los dos artículos.

El ferromagnetismo se define como la propiedad de los materiales magnéticos donde los polos magnéticos de los átomos están alineados en la misma dirección. Por otro lado, el antiferromagnetismo es una propiedad en la que los átomos vecinos están orientados magnéticamente en direcciones opuestas. Estos llamados momentos magnéticos resultan del giro de los electrones en los átomos y son elementales para la aplicación de los materiales en la espintrónica.

La combinación de los dos tipos permite la conmutación de corriente en dispositivos tales como transistores utilizados en memorias de computadora y otros componentes electrónicos. En estudios posteriores, Kumar y sus colegas están trabajando para desarrollar tecnología para encender y apagar 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.

Ellos predicen que su trabajo podría resultar en transmisores y sensores compactos de muy baja potencia, además de almacenamiento de datos y memorias de computadora de bajo consumo energético.


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