Técnica para mejorar la ruta en circuitos espintrónicos

En la primera demostración de su clase, ingenieros de la Universidad de la Columbia Británica en Canadá, han controlado el espín de los electrones usando una técnica de balística, la cual hace rebotar a los electrones a través de un canal de precisión microscópica en la capa de un semiconductor bidimensional.

Es la primera vez que las propiedades intrínsecas de un semiconductor (no eléctrico externamente o en campos magnéticos), se han utilizado para lograr este efecto. Los resultados, publicados esta semana en la revista Nature, podría tener implicaciones importantes para el desarrollo de los llamados circuitos espintrónicos: los sistemas que utilizan la dirección del espín en los electrones para almacenar y procesar datos.

“La necesidad de utilización de una alta frecuencia para el control de los campos externos del espín es uno de los principales escollos en el uso de electrones para el procesamiento de la información, o en un circuito espintrónico”, señalaba Joshua Folk, investigador principal en el proyecto de investigación canadiense y catedrático en Física de Nanoestructuras. “Se demuestra que el espín de los electrones pueden ser controlados sin campos externos, simplemente por el diseño de la geometría del circuito, dejando que los electrones circulen libremente a través de él”.

La nueva técnica utiliza la interacción natural de los electrones dentro de un grupo de semiconductores a través de un micro-canal para el control del espín, una técnica que es sin duda un paso muy importante, pero aún no es lo suficientemente flexible como para aplicaciones industriales.

Los sistemas electrónicos que utilizan la rotación de un electrón (una propiedad mecánica cuántica que se presenta en dos variedades: hacia arriba o hacia abajo), trabajan de manera similar a los transistores de hoy, pero son mucho más pequeños y consumen menos energía.

Actualmente, la carga eléctrica es el único responsable de las funciones lógicas en los circuitos. El consumo de energía en estos circuitos es el principal obstáculo para que sean más rápidos y potentes procesando. Un circuito espintrónico tiene el potencial para utilizar menos energía para el almacenamiento y la manipulación de información.

Los circuitos espintrónicos también pueden ser un camino viable para la fabricación de dispositivos de procesamiento de información cuántica. El procesamiento exponencialmente más rápido posible, con estos dispositivos, podría tener aplicaciones que van desde el descifrado, hasta simulaciones de procesos complejos de sistemas moleculares.

Los próximos pasos de la investigación pasa por unir esfuerzos con otro equipo de ingenieros y físicos de la Universidad de Ratisbona en Alemania, para desarrollar nuevos dispositivos y obtener un control más preciso sobre la alineación y la trayectoria de los electrones.

Más información: Universidad de la Columbia Británica