Un campo emergente que ha generado un amplio abanico de interés, girar caloritrónicos, es una rama de la espintrónica que explora cómo las corrientes de calor transportan el espín de los electrones. Los investigadores de caloritrónicos de espín están particularmente interesados ​​en cómo se podría utilizar el calor residual para alimentar dispositivos espintrónicos de próxima generación. Algunos de estos dispositivos potenciales van desde computadoras ultrarrápidas que casi no necesitan energía, a nanopartículas magnéticas que suministran fármacos a las células.

La aplicación de transporte impulsado térmicamente de caloritrónicos de espín se basa en el efecto Seebeck. En este fenómeno, la diferencia de temperatura entre un ferromagnético (FM) y un metal no magnético (NM) produce un voltaje termoeléctrico, y convierte el calor directamente en electricidad en la unión entre los dos materiales.

Recientemente, Investigadores de la Universidad de Minería y Tecnología de China han expuesto teóricamente los aspectos fundamentales de este transporte térmico a lo largo de moléculas de ADN bicatenario (dsDNA). Los investigadores informaron sus hallazgos en el Revista de física aplicada .

"Los resultados de nuestra investigación abren la posibilidad de crear nuevos dispositivos termoeléctricos funcionales basados ​​en dsDNA y otras moléculas orgánicas, "dijo Long Bai, investigador de la Universidad de China y coautor del artículo.

Se sabe que el ADN se comporta como conductor o semiconductor, y se han realizado numerosos estudios sobre la incorporación de moléculas de ADN en dispositivos espintrónicos. Pero, hasta ahora, los investigadores no han explorado cómo el sesgo de calor puede controlar la corriente de espín en una molécula de dsDNA.

Empleando el método de la función de Green de desequilibrio, Los investigadores investigaron el transporte spin-Seebeck inducido por calor a través de una molécula de dsDNA intercalada entre un cable de FM y un cable de NM a diversas temperaturas. Descubrieron que su dispositivo teórico basado en dsDNA puede actuar como un diodo de giro (carga) -Seebeck, interruptor o transistor.

"Hemos descubierto que la corriente de giro (carga) -Seebeck impulsada por el sesgo de temperatura exhibe un comportamiento de rectificación significativo, y así se obtiene un diodo de spin (carga) -Seebeck, "Dijo Bai.

Los investigadores se centraron en la característica de quiralidad inherente en el dsDNA que actúa como un filtro para permitir la selección de espines. La quiralidad ocurre cuando una imagen especular de un objeto no se puede superponer, por ejemplo, manos y pies.

La estructura de doble hélice retorcida del ADN presenta quiralidad. Esta estructura de ADN alinea los electrones en una dirección a medida que el gradiente de temperatura impulsa los electrones del material ferromagnético más caliente al metal no ferroso más frío.

"La asimetría de las dos hebras en un dsDNA puede inducir un transporte de espín polarizado más grande, "Dijo Bai." Sin embargo, no significa que la asimetría permita que el giro vaya en un sentido o en otro ".

Los investigadores descubrieron que el aumento incesante del ángulo helicoidal en su modelo de dsDNA spin-Seebeck puede hacer que las dos hebras de la molécula se acerquen a un estado de alineación cercana. disminuyendo la quiralidad y debilitando el efecto spin (carga) -Seebeck.

"Sin embargo, lo que es notable, "Bai dijo, "es que la corriente de espín pura con corriente de carga cero se puede lograr en términos de voltaje de puerta, que representa el efecto perfecto de giro-Seebeck ".