Los dispositivos electrónicos, como las computadoras, generan calor que en su mayoría se desperdicia. Los físicos de la Universidad de Bielefeld han encontrado una manera de utilizar esta energía:aplican el calor para generar señales magnéticas conocidas como "corrientes de espín". En el futuro, estas señales podrían reemplazar parte de la corriente eléctrica en los componentes electrónicos. En un nuevo estudio, los físicos probaron qué materiales pueden generar esta corriente de giro con mayor eficacia a partir del calor. La investigación se llevó a cabo en cooperación con colegas de la Universidad de Greifswald, Universidad de Gießen, y el Instituto Leibniz de Investigación de Materiales y Estado Sólido en Dresde. Sus hallazgos se publican hoy (20.11.2017) en la revista de investigación. Comunicaciones de la naturaleza .

Los físicos de Bielefeld están trabajando en los principios básicos para hacer que el procesamiento de datos sea más eficaz y energéticamente eficiente en el joven campo de la "caloritrónica de espín". Están encabezados por el profesor Dr. Günter Reiss. Su nuevo estudio determina la fuerza de la corriente de giro para varias combinaciones de películas delgadas.

Una corriente de espín se produce por diferencias de temperatura entre dos extremos de un componente electrónico. Estos componentes son extremadamente pequeños y solo tienen un millonésimo de milímetro de espesor. Debido a que están compuestos de materiales magnéticos como el hierro, cobalto, o níquel, se llaman nanoestructuras magnéticas.

Los físicos toman dos de esas nanopelículas y colocan una capa de óxido metálico entre ellas que tiene solo unos pocos átomos de espesor. Calientan una de las películas externas, por ejemplo, con un nanoalambre caliente o un láser enfocado. Los electrones con una orientación de giro específica luego pasan a través del óxido metálico. Esto produce la corriente de espín. Un espín se puede concebir como electrones que giran sobre sus propios ejes, ya sea en sentido horario o antihorario.

En su nuevo estudio, El Dr. Alexander Böhnke y el Dr. Torsten Hübner, junto con sus colegas, el Dr. Timo Kuschel y el Dr. Privatdozent, Andy Thomas, probaron diferentes combinaciones de películas ultrafinas. Cada vez, calentaron una de las películas externas de la misma manera. "Dependiendo del material que usemos, la fuerza de la corriente de giro varió notablemente, ", dice Böhnke." Eso se debe a la estructura electrónica de los materiales que utilizamos ". Según suposiciones teóricas, los investigadores pudieron encontrar materiales adecuados que poseían la estructura electrónica adecuada. La fuerza medida de la corriente de giro fue hasta diez veces mayor que la obtenida con materiales usados ​​previamente. Según los investigadores, nanoestructuras magnéticas con combinaciones especiales de cobalto, planchar, silicio, y el aluminio fueron particularmente productivos.

Los experimentos llevados a cabo por los físicos de Bielefeld fueron el producto de una estrecha cooperación con el equipo encabezado por el profesor Dr. Markus Münzenberg de la Universidad Ernst Moritz Arndt de Greifswald y el profesor Dr. Christian Heiliger de la Universidad Justus Liebig de Gießen. El Dr. Andy Thomas comenzó su investigación sobre este tema en la Universidad de Bielefeld y ahora la continúa en el Instituto Leibniz de Investigación de Materiales y Estado Sólido en Dresde.

El estudio es uno de los proyectos del Programa Prioritario "Spin Caloric Transport" (SpinCaT) de la Fundación Alemana de Investigación (DFG). El grupo de investigación "Thin Films &Physics of Nanotructures" participó en cuatro de los proyectos del programa que finalizó este junio.