Los investigadores han descubierto que ciertos materiales semiconductores orgánicos pueden transportar el giro más rápido de lo que conducen la carga, un fenómeno que eventualmente podría funcionar más rápido, Computadoras más eficientes energéticamente.

El equipo internacional del Reino Unido, Alemania y la República Checa, han descubierto que estos materiales podrían utilizarse para aplicaciones 'espintrónicas', lo que podría hacer que los semiconductores orgánicos baratos fueran competitivos con el silicio para futuras aplicaciones informáticas. Los resultados se informan en la revista. Electrónica de la naturaleza .

'Spin' es el término para el momento angular intrínseco de los electrones, que se conoce como arriba o abajo. El uso de los estados arriba / abajo de los electrones en lugar del 0 y 1 en la lógica informática convencional podría transformar la forma en que las computadoras procesan la información.

En lugar de mover paquetes de carga, un dispositivo construido sobre espintrónica transmitiría información utilizando el espín relativo de una serie de electrones, conocida como corriente de espín pura. Al eliminar el movimiento de carga, cualquier dispositivo de este tipo necesitaría menos energía y sería menos propenso a sobrecalentarse, lo que eliminaría algunos de los obstáculos más importantes para mejorar aún más la eficiencia de la computadora. Por lo tanto, la espintrónica podría darnos más rápido, ordenadores de bajo consumo, capaz de realizar operaciones más complejas que en la actualidad.

Dado que los semiconductores orgánicos, ampliamente utilizado en aplicaciones como OLED, son más baratos y más fáciles de producir que el silicio, Se pensaba que los dispositivos espintrónicos basados ​​en semiconductores orgánicos podrían impulsar una futura revolución informática. Pero hasta ahora, no ha funcionado de esa manera.

"Para transferir información mediante el giro, El espín del electrón necesita viajar distancias razonables y vivir el tiempo suficiente antes de que la información codificada en él sea aleatoria. "dijo el Dr. Shu-Jen Wang, un doctorado reciente. graduado del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, y el co-primer autor del artículo.

"Los semiconductores orgánicos no han sido candidatos realistas para la espintrónica hasta ahora porque era imposible mover los giros alrededor de un circuito de polímero lo suficientemente lejos sin perder la información original, "dijo el co-primer autor, el Dr. Deepak Venkateshvaran, también del Laboratorio Cavendish. "Como resultado, el campo de la espintrónica orgánica ha estado bastante tranquilo durante la última década ".

La estructura interna de los semiconductores orgánicos tiende a estar muy desordenada, como un plato de espaguetis. Como tal, los paquetes de carga no se mueven tan rápido como lo hacen en semiconductores como el silicio o el arseniuro de galio, ambos tienen una estructura cristalina muy ordenada. La mayoría de los experimentos para estudiar el espín en semiconductores orgánicos han descubierto que los espines de los electrones y sus cargas se mueven juntos, y dado que las cargas se mueven más lentamente, la información de espín no llega muy lejos:normalmente solo unas pocas decenas de nanómetros.

Ahora, El equipo dirigido por Cambridge dice que ha encontrado las condiciones que podrían permitir que los espines de electrones viajen lo suficientemente lejos para un dispositivo espintrónico orgánico que funcione.

Los investigadores aumentaron artificialmente la cantidad de electrones en los materiales y pudieron inyectar una corriente de espín pura en ellos utilizando una técnica llamada bombeo de espín. Semiconductores orgánicos de alta conductividad, los investigadores encontraron, se rigen por un nuevo mecanismo de transporte de espín que los transforma en excelentes conductores de espín.

Este mecanismo esencialmente desacopla la información de giro de la carga, para que los espines se transporten rápidamente a distancias de hasta un micrómetro:lo suficientemente lejos para un dispositivo espintrónico de laboratorio.

"Los semiconductores orgánicos que tienen longitudes de transporte de espín largas y una vida útil prolongada son candidatos prometedores para aplicaciones en el futuro basado en espines, computación de baja energía, dispositivos de control y comunicaciones, un campo que ha estado dominado en gran medida por semiconductores inorgánicos hasta la fecha, "dijo Venkateshvaran, quien también es miembro de Selwyn College.

Como siguiente paso, los investigadores tienen la intención de investigar el papel que juega la composición química en la capacidad de un semiconductor orgánico para transportar eficientemente información de espín dentro de dispositivos prototipo.