Los óxidos metálicos especiales podrían algún día reemplazar los materiales semiconductores que se usan comúnmente hoy en día 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 de Friburgo en Suiza pudieron 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 sobre la llamada banda prohibida en el semiconductor. Los electrones tienen que moverse a través de un material que es, de hecho, no conductivo. "Después de que se hayan emocionado a lo largo 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, que conduce a la pérdida de energía, "explica el profesor Wolf Widdra del Instituto de Física de MLU.

Spintronics intenta resolver este problema con la ayuda del llamado spin. 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 magnéticas determina la funcionalidad. "Los óxidos magnéticos son una clase importante de materiales para la espintrónica porque no transfieren la corriente de electrones, solo información magnética, "dice Widdra, quien dirigió el estudio como parte del Centro de Investigación Colaborativa conjunta CRC / TRR 227 "Ultrafast Spin 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 una nueva teoría para ello. Grupos de físicos teóricos y experimentales se unieron para abordar este problema.

Utilizando un estado de la técnica, láser de pulso ultracorto, los investigadores pudieron excitar un electrón para levantarlo 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 billonésima de segundo. "Las complejas propiedades de muchos cuerpos generadas a través de la excitación del electrón por el láser han revelado esta sorprendente observación, pero también nos hicieron pensar detenidamente cómo interpretarla 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.