Spintronics es prometedora para futuros dispositivos electrónicos de bajo consumo. El giro es una propiedad de la mecánica cuántica de los electrones que se puede imaginar mejor como electrones girando alrededor de sus propios ejes. haciendo que se comporten como pequeñas agujas de brújula. Una corriente de espines de electrones podría usarse en dispositivos electrónicos. Sin embargo, para generar una corriente de espín adecuada, necesitas un imán relativamente grande. Se ha propuesto un método alternativo que utiliza un tipo especial de molécula, pero la gran pregunta es si funciona. Universidad de Groningen Ph.D. El estudiante Xu Yang ha construido un modelo teórico que describe cómo probar este nuevo método.

Spin puede tener dos direcciones, generalmente designado como "arriba" y "abajo". En una corriente de electrones normal, hay cantidades iguales de ambas direcciones de giro, pero el uso de giro para transferir información requiere un excedente de una dirección. Esto generalmente se hace inyectando electrones en un dispositivo espintrónico a través de un ferromagnet, lo que favorecerá el paso de un tipo de giro. "Pero los ferromagnetos son voluminosos en comparación con los otros componentes, "dice Yang.

ADN

Es por eso que un gran avance de 2011 que se publicó en Ciencias está atrayendo una mayor atención. Este artículo informó que el paso de una corriente a través de una monocapa de doble hélices de ADN favorecería un tipo de giro. Las moléculas de ADN son quirales, lo que significa que pueden existir en dos formas que son imágenes especulares, como una mano derecha e izquierda. El fenómeno se denominó "selectividad de espín inducida quiral" (CISS), y en los últimos años, Se publicaron varios experimentos que supuestamente mostraban este efecto CISS, incluso en dispositivos electrónicos.

"Pero no estábamos tan seguros, "explica Yang. Un tipo de experimento utilizó una monocapa de fragmentos de ADN, mientras que otro utilizó un microscopio de fuerza atómica para medir la corriente a través de moléculas individuales. En los experimentos se utilizaron diferentes hélices quirales. "Los modelos que explican por qué estas moléculas favorecerían uno de los giros hicieron muchas suposiciones, por ejemplo, sobre la forma de las moléculas y el camino que tomaron los electrones ".

Circuitos

Entonces, Yang se propuso crear un modelo genérico para describir cómo los espines pasarían a través de diferentes circuitos bajo un régimen lineal (es decir, el régimen en el que operan los dispositivos electrónicos). "Estos modelos se basaron en reglas universales, independiente del tipo de molécula, "explica Yang. Una de esas reglas es la conservación de cargas, que establece que cada electrón que entra en un circuito debería salir eventualmente. Una segunda regla es la reciprocidad, que establece que si intercambia los roles de los contactos de voltaje y corriente en un circuito, la señal debe permanecer igual.

Próximo, Yang describió cómo estas reglas afectarían la transmisión y el reflejo de los giros en diferentes componentes, por ejemplo, una molécula quiral y un ferromagnet entre dos contactos. Las reglas universales le permitieron calcular qué sucedió con los giros en estos componentes. Luego usó los componentes para modelar circuitos más complejos. Esto le permitió calcular qué esperar si las moléculas quirales mostraban el efecto CISS y qué esperar si no lo hicieran.

Convincente

Cuando modeló los experimentos de la CISS publicados hasta ahora, Yang descubrió que algunos son, Por supuesto, poco concluyente. "Estos experimentos no son lo suficientemente convincentes. No muestran una diferencia entre moléculas con y sin CISS, al menos no en el régimen lineal de los dispositivos electrónicos ". Además, cualquier dispositivo que utilice solo dos contactos no podrá probar la existencia de CISS. La buena noticia es que Yang ha diseñado circuitos con cuatro contactos que permitirán a los científicos detectar el efecto CISS en dispositivos electrónicos. "Actualmente también estoy trabajando en un circuito de este tipo, pero como está hecho de bloques de construcción moleculares, esto es todo un desafío ".

Al publicar su modelo ahora, Yang espera que más científicos comiencen a construir los circuitos que ha propuesto, y finalmente podrá probar la existencia de CISS en dispositivos electrónicos. "Esta sería una gran contribución a la sociedad, ya que puede permitir un enfoque completamente nuevo para el futuro de la electrónica ".