Los electrones poseen su propio momento angular. Giran sobre su propio eje. En física, el término técnico para esta propiedad es spin. Este giro de electrones es lo que hace que los electrones se comporten como imanes. Sin embargo, lo que es especial es que incluso cuando mantienen su posición (es decir, no se mueven), los electrones pueden transmitir su espín a los electrones vecinos. Este proceso similar a una reacción en cadena en el que un espín se transmite magnéticamente como información se denomina corriente de espín. Puede generarse a través de diferencias de temperatura entre dos extremos de un componente electrónico. La ventaja de la corriente de giro sobre la electricidad habitual es que apenas genera calor adicional, ahorrando así más energía.

La mayor parte del calor generado por las máquinas electrónicas, como las computadoras, no se utiliza. En efecto, generalmente se necesita una gran cantidad de energía para enfriarlos. Un grupo de investigación encabezado por los físicos de Bielefeld Dr. Timo Kuschel y el profesor Dr. Günter Reiss utilizó el programa de prioridad SpinCaT de DFG para estudiar cómo se pueden generar las corrientes de espín. manipulado y detectado. "Esto nos permitirá utilizar el calor desperdiciado para nuevos tipos de almacenamiento de datos junto con otros componentes de la computadora basados ​​en la corriente de giro y, por lo tanto, ayudará a ahorrar energía". "explica Kuschel.

En cooperación con universidades nacionales e internacionales, Dr. Timo Kuschel, Dr. Oliver Reimer, y el Ph.D. El estudiante Panagiota Bougiatioti logró recientemente tres avances en la investigación básica sobre caloritrónica de espín.

Confirmación de corrientes de giro: Confirmar que se genera una corriente de giro en un material específico no es una preocupación trivial, según Kuschel. "En algunos materiales, no se puede mostrar de manera inequívoca, porque otros efectos como los efectos termoeléctricos clásicos también se detectan automáticamente ". Panagiota Bougiatioti, estudiante de doctorado en Bielefeld, ha logrado desarrollar un método para tales materiales que filtra y separa los efectos parásitos del efecto que genera la corriente de espín. permite a los científicos determinar de manera inequívoca si se genera una corriente de espín en un material específico. El equipo del proyecto también incluyó a investigadores de la Universidad de Osnabrück y la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón (ESRF) en Grenoble. Ha publicado sus hallazgos en la revista Cartas de revisión física .

Girar la corriente en el espacio: Una corriente de espín se mueve a lo largo de una diferencia de temperatura:se transfiere una señal magnética desde, por ejemplo, caliente a frio. Dr. Oliver Reimer, quien recibió su doctorado de la Facultad de Física de la Universidad de Bielefeld, logró construir una nueva configuración que puede generar diferencias de temperatura en una pequeña escala de longitud y en direcciones espaciales específicas. Esto ahora hace posible inducir corrientes de espín que varían espacialmente en un material; anteriormente, esto fue posible en una sola dirección, y para estudiar nuevos tipos de efectos que dependen de la dirección que tome una corriente de espín. El equipo del proyecto Bielefeld llevó a cabo esta investigación en cooperación con la Universidad de Regensburg. Reimer ha presentado sus resultados como primer autor en la revista Nature Informes científicos .

Girar la corriente en el tiempo: En otro proyecto, El Dr. Timo Kuschel junto con el Dr. Johannes Kimling de la Universidad de Illinois en los Estados Unidos han utilizado escalas de tiempo muy cortas para medir cuánto tarda en emerger una corriente de espín. Con la ayuda de tecnología láser de última generación, los científicos repitieron continuamente su experimento mientras variaban el tiempo entre la generación y la aparición de una corriente de espín:¿qué tan grande es la corriente de espín después de 1, 10, o 25 picosegundos? El artículo del equipo internacional del proyecto ha sido publicado en la revista Cartas de revisión física .

El Dr. Timo Kuschel y el profesor D. Günter Reiss están interesados ​​en continuar su investigación en el campo de la caloritrónica de espín:"Este campo ya ha ejercido una fuerte influencia en la investigación básica, pero aún está en pañales cuando se trata de aplicaciones. Por lo tanto, el siguiente paso será transferir conocimientos básicos de física a aplicaciones técnicas ".