La tecnología informática moderna se basa en el transporte de carga eléctrica en semiconductores. Pero el potencial de esta tecnología llegará a sus límites en un futuro próximo, ya que los componentes desplegados no se pueden miniaturizar más. Pero, hay otra opción:usar el espín de un electrón, en lugar de su carga, para transmitir información. Un equipo de científicos de Munich y Kioto ahora está demostrando cómo funciona esto.

Las computadoras y los dispositivos móviles continúan brindando cada vez más funcionalidades. La base de este aumento en el rendimiento ha sido la miniaturización progresivamente extendida. Sin embargo, hay límites fundamentales para el grado de miniaturización posible, lo que significa que las reducciones de tamaño arbitrarias no serán posibles con la tecnología de semiconductores.

Por tanto, investigadores de todo el mundo están trabajando en alternativas. Un enfoque particularmente prometedor involucra la llamada electrónica de espín. Esto aprovecha el hecho de que los electrones poseen, además de cobrar, momento angular - el giro. Los expertos esperan utilizar esta propiedad para aumentar la densidad de información y al mismo tiempo la funcionalidad de la electrónica del futuro.

Junto con colegas de la Universidad de Kioto en Japón, científicos del Instituto Walther-Meißner (WMI) y la Universidad Técnica de Múnich (TUM) en Garching han demostrado ahora el transporte de información de espín a temperatura ambiente en un sistema material notable.

Una capa límite única

En su experimento, demostraron la producción, transporte y detección de espines electrónicos en la capa límite entre los materiales aluminato de lantano (LaAlO2) y titanato de estroncio (SrTiO3). Lo que hace que este sistema de materiales sea único es que un Se forma una capa eléctricamente conductora en la interfaz entre los dos materiales no conductores:un denominado gas electrónico bidimensional.

El equipo germano-japonés ha demostrado ahora que este gas de electrones bidimensional transporta no solo carga, sino también girar. "Para lograr esto, primero tuvimos que superar varios obstáculos técnicos, "dice el Dr. Hans Hübl, científico de la Cátedra de Física Técnica de TUM y subdirector del Instituto Walther-Meißner. "Las dos preguntas clave fueron:¿Cómo se puede transferir el espín al gas de electrones bidimensionales y cómo se puede probar el transporte?"

Transporte de información a través de spin

Los científicos resolvieron el problema de la transferencia de espín utilizando un contacto magnético. La radiación de microondas fuerza a sus electrones en un movimiento de precesión, análogo al movimiento de bamboleo de una peonza. Como en un top este movimiento no dura para siempre, sino más bien, se debilita con el tiempo, en este caso al impartir su espín al gas de electrones bidimensionales.

El gas de electrones luego transporta la información de espín a un contacto no magnético ubicado un micrómetro al lado del contacto. El contacto no magnético detecta el transporte de espín absorbiendo el espín, la construcción de un potencial eléctrico en el proceso. La medición de este potencial permitió a los investigadores investigar sistemáticamente el transporte de espín y demostrar la viabilidad de salvar distancias hasta cien veces mayores que la distancia de los transistores actuales.

Basado en estos resultados, El equipo de científicos ahora está investigando hasta qué punto se pueden implementar componentes electrónicos de giro con una funcionalidad novedosa utilizando este sistema de materiales.